熱障涂層TGO生長(zhǎng)機(jī)制與涂層失效機(jī)制的研究.pdf

1、本文應(yīng)用了國(guó)際先進(jìn)的等離子噴涂（APS）設(shè)備、國(guó)內(nèi)先進(jìn)的超音速火焰噴涂設(shè)備以及超音速冷氣噴射陶瓷顆粒轟擊金屬過(guò)渡層表面工藝制備熱障涂層。依據(jù)航空標(biāo)準(zhǔn)制定了高溫氧化試驗(yàn)與熱震試驗(yàn)方案，利用SEM、XRD及EDS等檢測(cè)手段系統(tǒng)、深入、完善地分析了熱障涂層惹生長(zhǎng)氧化層TGO的生長(zhǎng)過(guò)程，明確揭示了TGO的生長(zhǎng)機(jī)制；同時(shí)，細(xì)致分析了熱障涂層的失效過(guò)程，并結(jié)合TGO的生長(zhǎng)過(guò)程與生長(zhǎng)機(jī)制研究了導(dǎo)致熱障涂層失效的影響因素。為更加深入的研究熱障涂層實(shí)際服

2、役條件下熱生長(zhǎng)氧化以及涂層的失效現(xiàn)象打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。結(jié)果表明： 金屬過(guò)渡層的氧化在界面反應(yīng)機(jī)制與元素?cái)U(kuò)散機(jī)制的雙重作用下，生成了具有雙層結(jié)構(gòu)的熱生長(zhǎng)氧化層（TGO）。氧化初期受界面反應(yīng)機(jī)制控制，迅速生成了由Al2O3、NiO、尖晶石類氧化物構(gòu)成的混合氧化物層；而在氧化后期，以界面元素?cái)U(kuò)散為主導(dǎo)機(jī)制下，Al元素緩慢擴(kuò)散到界面處氧化生成單一的Al2O3層，同時(shí)在金屬過(guò)渡層表面以下形成了一層極薄的貧Al帶。 超音速火焰噴涂以及

3、超音速冷氣噴射陶瓷顆粒轟擊金屬過(guò)渡層表面工藝的應(yīng)用有效改善了熱障涂層金屬過(guò)渡層的表面形貌，抑制了氧化過(guò)程中有害氧化物的產(chǎn)生，減少了原始形態(tài)與實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中缺陷的產(chǎn)生，有利于提高熱障涂層的使用壽命。 在熱障涂層由微裂紋的產(chǎn)生長(zhǎng)大，到擴(kuò)展貫通，再到剝離脫落的整個(gè)失效過(guò)程中，界面缺陷、界面元素的擴(kuò)散、Al2O3的相變收縮產(chǎn)生的孔洞以及硬脆相尖晶石類氧化物在應(yīng)力作用下導(dǎo)致的微裂紋，在熱障涂層實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境中都將成為導(dǎo)致涂層最終失效的影響