等離子噴涂熱障涂層的氧化行為.pdf

1、隨著航空工業(yè)的發(fā)展，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)膺M(jìn)口溫度和效率不斷提高，而現(xiàn)有的高溫合金和冷卻技術(shù)已無法滿足這種需求。為此，在高溫合金表面涂覆熱障涂層變得極為重要，并且熱障涂層已經(jīng)有了很長(zhǎng)時(shí)間的高溫服役經(jīng)歷。評(píng)價(jià)熱障涂層性能的最主要指標(biāo)是抗氧化性。本文研究了三種等離子噴涂的熱障涂層的高溫氧化行為，分別用稱重和氧化層厚度兩種方法對(duì)比研究氧化的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。同時(shí)采用電子顯微鏡觀察形貌，用X射線衍射、電子探針等分析手段研究成分分布和結(jié)構(gòu)變化。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2、的基礎(chǔ)上探討熱障涂層的氧化機(jī)理。 首先，研究了用大氣等離子噴涂方法制備的分別以MgO和Y2O3為穩(wěn)定劑的兩種ZrO2熱障涂層的靜態(tài)氧化行為。結(jié)果表明，兩種熱障涂層的靜態(tài)氧化動(dòng)力學(xué)遵循拋物線規(guī)律；隨著氧化溫度的升高，陶瓷層中的氣孔率減小，單斜相的含量增多。盡管MgO的添加量高于Y2O3，但是Y2O3穩(wěn)定的ZrO2熱障涂層具有較好的熱穩(wěn)定性。雖然兩種材料的過渡層都是NiCrAlY，由于Y2O3穩(wěn)定的ZrO2熱障涂層中Al元素分布均勻

3、，表現(xiàn)出較好的抗氧化性。在研究基礎(chǔ)上，對(duì)粘結(jié)層采用低壓等離子噴涂制備的Y2O3-ZrO2/NiCoCrAlY熱障涂層進(jìn)行了800-1000℃的靜態(tài)氧化實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，粘結(jié)層采用低壓等離子噴涂制備得到的熱障涂層的高溫抗氧化能力顯著提高。并且該試樣在較高溫度氧化較長(zhǎng)時(shí)間后，粘結(jié)層中的鋁元素向陶瓷層/粘結(jié)層界面擴(kuò)散，生成了均勻、致密的雙層氧化鋁膜，更有效的保護(hù)了基體。 通過以上對(duì)三種熱障涂層的高溫氧化行為的研究表明，熱障涂層的氧化分為