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1、熱障涂層技術(shù)作為用于熱端零部件的高溫防護(hù)涂層技術(shù),不僅可以提高零部件的受熱溫度,還可以延長(zhǎng)其使用壽命。它在航空航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。然而,熱障涂層中粘結(jié)層的氧化是導(dǎo)致涂層失效的重要原因之一。因此,研究者們開(kāi)始研究如何減少粘結(jié)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(duì)象,系統(tǒng)的研究了自愈合熱障涂層的組織結(jié)構(gòu)、物相組成和性能特點(diǎn)(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(zhì)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(jié)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(jìn)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(duì)于自愈合熱障涂層,氧通過(guò)YSZ層中的孔隙進(jìn)入中間層,與TiC發(fā)生緩慢氧化反應(yīng),體積膨脹填充了涂層內(nèi)部的裂紋和孔隙,起了自愈合的作用,從而能阻止NiAl粘結(jié)層的氧化。
對(duì)三種自愈合熱障涂層和雙層熱障涂層進(jìn)行了抗熱沖擊性能研究。結(jié)果表明:四種涂層的抗熱震次數(shù)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(shí),其抗熱沖擊次數(shù)是雙層熱障涂層的兩倍。熱震失效后四種涂層的YSZ表層沒(méi)有發(fā)生相變,還是穩(wěn)定的立方相。對(duì)熱震失效后涂層的截面形貌進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)涂層的失效都是YSZ表層剝落,自愈合中間層與粘結(jié)層結(jié)合良好。隨著抗熱沖擊溫度的升高,自愈合熱障涂層粘結(jié)層內(nèi)氧化物含量無(wú)明顯變化,而雙層熱障涂層粘結(jié)層中的氧化物含量卻隨著溫度的升高而急劇增加。
對(duì)三種自愈合熱障涂層和雙層熱障涂層進(jìn)行了抗氧化性能
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