熱障涂層高溫性能評價的復(fù)阻抗譜測量技術(shù)與應(yīng)用.pdf

1、熱障涂層(Thermal Barrier Coatings，簡稱TBCs)是一種熱防護材料，噴涂或沉積在金屬高溫部件表面，主要作用是降低金屬部件的工作溫度，達到提高熱效率的作用。由于TBCs抗高溫、耐腐蝕，性能優(yōu)良，目前在航空航天等領(lǐng)域都應(yīng)用廣泛。但是TBCs是多層結(jié)構(gòu)，層與層之間熱膨脹系數(shù)不匹配，而其服役環(huán)境通常為高溫高壓，因此在工作中TBCs常發(fā)生高溫氧化及CMAS(CaO-MgO-Al2O3-SiO2)腐蝕，最終導(dǎo)致涂層剝落失效。

2、由于引起涂層剝落失效的因素很多，對熱障涂層的檢測及壽命預(yù)測造成困難，因此使用先進的檢測技術(shù)對熱障涂層的失效過程進行檢測有重要意義。本文首先討論了復(fù)阻抗譜(Impedance Spectroscopy，簡稱IS)測量過程中不同條件對其造成的影響，然后利用復(fù)阻抗譜方法研究了等離子噴涂(Plasma Spraying,簡稱PS)熱障涂層的高溫氧化及CMAS腐蝕性能。主要研究內(nèi)容如下：
　　第一，討論了不同測量參數(shù)及條件對復(fù)阻抗譜測量結(jié)果

3、的影響，主要包括測量電壓、測量溫度、電極尺寸以及樣品幾何形狀等，并且未氧化的涂層與氧化后有TGO生成的樣品受影響的情況也有所不同。實驗中對未氧化和氧化后的熱障涂層樣品分別討論了四種因素的影響，結(jié)果表明隨測量電壓升高，低頻處電極響應(yīng)減??；測量溫度升高，YSZ與TGO的電導(dǎo)率增加，阻抗響應(yīng)減?。浑姌O尺寸增加，不影響高頻處YSZ的響應(yīng)，但是TGO的峰值隨電極尺寸增加而增高；有曲率的熱障涂層其阻抗特性不隨曲率變化，其復(fù)阻抗譜檢測方法與平板狀熱障

4、涂層的檢測方法一致。
　　第二，利用復(fù)阻抗譜方法測量了熱障涂層的高溫氧化過程，使用掃描電鏡觀察了氧化后熱障涂層的截面微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，等離子噴涂法制備的熱障涂層內(nèi)部含有大量孔隙與微裂紋，在950℃氧化時陶瓷層會出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，孔隙率降低，結(jié)構(gòu)變得致密，陶瓷層阻抗響應(yīng)減小；氧化8h后，在陶瓷層與粘結(jié)層界面有TGO生成，氧化48h后可以觀察到連續(xù)的TGO層，其厚度約為2um，這時陶瓷層與孔隙的阻抗響應(yīng)減小緩慢，而TGO厚度則隨氧化時間