自愈合熱障涂層的制備和研究.pdf

1、熱障涂層技術作為用于熱端零部件的高溫防護涂層技術,不僅可以提高零部件的受熱溫度,還可以延長其使用壽命。它在航空航天領域有著廣泛的應用前景。然而,熱障涂層中粘結層的氧化是導致涂層失效的重要原因之一。因此,研究者們開始研究如何減少粘結層的氧化,獲得更高壽命的熱障涂層。
　　本文利用大氣等離子噴涂方法在高溫合金GH4169上制備了三種自愈合熱障涂層: NiAl+TAZ1+YSZ、NiAl+TAZ2+YSZ、NiAl+TAZ3+YSZ,即

2、比雙層熱障涂層多了一層自愈合中間層。以雙層熱障涂層NiAl+YSZ作為比較對象,系統(tǒng)的研究了自愈合熱障涂層的組織結構、物相組成和性能特點(抗熱沖擊性能、高溫抗氧化性能)。
　　自愈合熱障涂層和雙層熱障涂層表層YSZ相組成相同,為穩(wěn)定的立方相。表面質量好,宏觀上較粗糙、致密,微觀上存在著一些微小的缺陷,如微裂紋、孔隙和未熔顆粒等。自愈合熱障涂層的YSZ陶瓷層和自愈合中間層主要為完全熔融組織,但也包含一定量的孔隙等缺陷。NiAl粘結層

3、組織整體上要比陶瓷層更加致密。
　　自愈合熱障涂層在600℃進行自愈合熱處理后,氧阻擋層的孔隙率大大降低,涂層整體變得致密。對于自愈合熱障涂層,氧通過YSZ層中的孔隙進入中間層,與TiC發(fā)生緩慢氧化反應,體積膨脹填充了涂層內部的裂紋和孔隙,起了自愈合的作用,從而能阻止NiAl粘結層的氧化。
　　對三種自愈合熱障涂層和雙層熱障涂層進行了抗熱沖擊性能研究。結果表明:四種涂層的抗熱震次數均隨著溫度的下降而上升。其中NiAl+TAZ

4、1+YSZ涂層的抗熱沖擊性能最好,在1000℃時,其抗熱沖擊次數是雙層熱障涂層的兩倍。熱震失效后四種涂層的YSZ表層沒有發(fā)生相變,還是穩(wěn)定的立方相。對熱震失效后涂層的截面形貌進行分析,發(fā)現涂層的失效都是YSZ表層剝落,自愈合中間層與粘結層結合良好。隨著抗熱沖擊溫度的升高,自愈合熱障涂層粘結層內氧化物含量無明顯變化,而雙層熱障涂層粘結層中的氧化物含量卻隨著溫度的升高而急劇增加。
　　對三種自愈合熱障涂層和雙層熱障涂層進行了抗氧化性能