熱障涂層殘余應力測定和預處理工藝對熱生長氧化物的影響.pdf

1、熱障涂層(TBCs:Thermal Barrier Coatings)可以提高熱端部件的可靠性和耐久性,進而改善航空發(fā)動機和燃氣輪機的性能和熱效率。試驗采用超音速火焰噴涂技術(shù)在內(nèi)燃機718鎳基高溫合金表面制備CoNiCrAlY粘結(jié)層(BC:Bond Coat),用大氣等離子噴涂技術(shù)制備8YSZ陶瓷層(TC:Top Coat),評定了涂層的高溫氧化性能、殘余應力和預處理工藝對涂層界面處熱生長氧化物的影響規(guī)律。
　　涂層經(jīng)過1050℃

2、真空熱處理4h后,分別在950℃、1000℃、1100℃保溫擴散10h。用掃描電子顯微鏡、能譜儀、Cr3+熒光光譜儀等儀器對涂層進行分析,研究了涂層殘余應力與宏觀熱失配和TGO相變的聯(lián)系。通過建立數(shù)學模型,計算了涂層由于熱失配而產(chǎn)生的宏觀應力,發(fā)現(xiàn)隨高溫氧化時間的增加,宏觀應力呈現(xiàn)壓應力,并隨熱生長氧化物TGO(TGO:Thermally Grown Oxides)厚度的變化而減小,但是幅度很小。采用 Cr3+熒光光譜法測定了不同高溫氧

3、化時間的TGO中殘余應力的大小,通過Al2O3的特征峰頻移,發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定的θ-Al2O3向穩(wěn)定態(tài)α-Al2O3的轉(zhuǎn)變。該相變導致體積收縮從而產(chǎn)生拉應力是 TGO壓應力減小的主要原因。
　　通過TGO的微觀組織、結(jié)構(gòu)、成分、生長率的表征和TGO界面斷裂力學模型的建立、計算,找出了最佳的預真空熱處理復合工藝,即:在1050℃真空熱處理4h,再在空氣中加熱至1000℃,保溫10h。該工藝可以在恒溫氧化初期有效控制Al2O3相變,使TGO下