热震中7YSZ热障涂层结构演变

无机材料学报, 2015, 30(12): 1261-1266. doi: 10.15541/jim20150199

热震中7YSZ热障涂层结构演变

张小锋 ^1, , 周克崧 ^2, , 张吉阜 ^3, , 张永 ^4, , 刘敏 ^5, , 邓春明 ^6,

1.华南理工大学材料科学与工程学院广州510640;广州有色金属研究院现代材料表面工程技术国家工程实验室,广州510650;广州有色金属研究院新材料研究所,广州510650

2.华南理工大学材料科学与工程学院广州510640;广州有色金属研究院现代材料表面工程技术国家工程实验室,广州510650;广州有色金属研究院新材料研究所,广州510650

3.广州有色金属研究院现代材料表面工程技术国家工程实验室,广州510650;广州有色金属研究院新材料研究所,广州510650

4.广州有色金属研究院现代材料表面工程技术国家工程实验室,广州510650;广州有色金属研究院新材料研究所,广州510650

5.广州有色金属研究院现代材料表面工程技术国家工程实验室,广州510650;广州有色金属研究院新材料研究所,广州510650

6.广州有色金属研究院现代材料表面工程技术国家工程实验室,广州510650;广州有色金属研究院新材料研究所,广州510650

基金项目: 国家“973”计划项目(2012CB625100) National High-tech Research and Development Program of China (2012AA03A512) 国家“863”计划项目(2012AA03A512) National Basic Research Program of China (2012CB625100)

关键词：热震 , 热生长氧化物 , 失效机理 , 结构演变

Structure Evolution of 7YSZ Thermal Barrier Coating During Thermal Shock Testing

Keywords： thermal shock , TGO , failure mechanism , structure evolution

采用低温超音速等离子喷涂(LT-HVOF)在镍基高温合金基体上制备了NiCoCrAlYTa粘结层,使用大气等离子喷涂(APS)在粘结层上制备了7wt％Y2O3-ZrO2 (7YSZ)陶瓷层.基于动态试验即热震实验研究了粘结层的扩散氧化机制,探讨了陶瓷层的烧结及相变过程并观察了涂层的结构演变.实验结果表明:动态热循环下随着热震次数的增加,粘结层组元扩散氧化形成热生长氧化物(TGO)且厚度逐渐增加.此外,粘结层组元在温度梯度下沿陶瓷层内部裂纹向高温区扩散,最终在陶瓷层表面裂纹区域出现大量的金属氧化物,同时粘结层组元的扩散有助于陶瓷层的烧结,导致其显微硬度逐渐增大,而粘结层由于Kirkendall效应,其内部出现大量的孔洞导致其显微硬度逐渐降低.另外,陶瓷层在相变及热循环应力的作用下表面出现了大尺度的宏观裂纹.

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