管恒荣
,
李美姮
,
孙晓峰
,
张重远
,
胡望宇
,
宫声凯
,
金涛
,
赵乃仁
,
胡壮麒
金属学报
评述了热障涂层发展的现状,研究了电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层的恒温氧化和循环氧化行为.结果表明:热障涂层1000℃氧化稳定后,基本遵循抛物线氧化规律.循环氧化过程中,微裂纹优先沿陶瓷层柱状晶界形成,并逐渐沿横向及纵向扩展.热障涂层热循环过程中产生的热应力、氧化物长大应力等引起金属氧化物(TGO)/粘结层分界面多处开裂,最终导致热障涂层失效于TGO中或TGO/粘结层的分界面.
关键词:
高温合金
,
null
,
null
,
null
管恒荣
,
李美姮
,
孙晓峰
,
张重远
,
胡望宇
,
宫声凯
,
金涛
,
赵乃仁
,
胡壮麒
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2002.11.003
评述了热障涂层发展的现状,研究了电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层的恒温氧化和循环氧化行为.结果表明:热障涂层1000℃氧化稳定后,基本遵循抛物线氧化规律.循环氧化过程中,微裂纹优先沿陶瓷层柱状晶界形成,并逐渐沿横向及纵向扩展.热障涂层热循环过程中产生的热应力、氧化物长大应力等引起金属氧化物(TGO)/粘结层分界面多处开裂,最终导致热障涂层失效于TGO中或TGO/粘结层的分界面.
关键词:
高温合金
,
热障涂层
,
氧化
,
失效
李美姮
,
孙晓峰
,
宫声凯
,
张重远
,
管恒荣
,
胡望宇
,
胡壮麒
中国腐蚀与防护学报
doi:10.3969/j.issn.1005-4537.2002.02.011
采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上沉积NiCrAlY粘结层,电子束物理气相沉积方法(EB-PVD)沉积陶瓷层(7 mass%Y2O3-ZrO2).用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等研究了EB-PVD热障涂层热循环过程中的相变,同时观察了样品的形貌变化.结果表明,EB-PVD方法沉积的陶瓷层,其柱状晶粒簇拥成团,表面比较致密,然而晶粒簇间存在间隙,允许柱状晶横向伸缩,使基体能在相对大的范围内自由膨胀.经高温氧化后,陶瓷层表面变得疏松,柱状晶粒簇间距增大,随着热循环的继续进行,相邻较大的间隙互相连接而形成微裂纹,并逐渐横向及纵向扩展.循环氧化比恒温氧化更易于产生显微裂纹.1050℃热循环过程中,ZrO2正方相的c/a轴比值逐渐增加,Y2O3含量逐渐减少,非平衡正方相逐渐分解成平衡正方相和立方相.循环300次后,观察到少量从平衡正方相转变而来的单斜相.
关键词:
电子束物理气相沉积
,
热障涂层
,
显微裂纹
,
相变
李美姮
,
孙晓峰
,
张重远
,
胡望宇
,
侯桂臣
,
管恒荣
,
胡壮麒
稀有金属材料与工程
采用磁控溅射方法在Ni基单晶高温合金上沉积NiCrAlY涂层,研究了真空热处理及高温氧化过程中,NiCrAlY涂层/Ni基单晶合金界面显微结构的变化及元素扩散行为.结果表明,原始涂层成分分布比较均匀,各元素分布在涂层/基体界面呈陡然变化.真空热处理时,涂层与基体间发生互扩散,NiCrAlY涂层的显微结构和相结构发生变化:涂层/基体界面区出现互扩散层(内、外扩散层);出现((-Ni3Al 和(-Cr两新相,导致涂层局部区域富Cr.1 000℃氧化200h后,涂层/基体界面区的互扩散层增厚,并且在其下的基体中出现扩散影响层.Ta在涂层中扩散时,置换了部分((-Ni3Al相中的Al,导致((相的晶格常数a0增大.
关键词:
NiCrAlY涂层
,
Ni基单晶高温合金
,
互扩散
,
显微结构
李美姮
,
张重远
,
孙晓峰
,
宫声凯
,
胡望宇
,
管恒荣
,
胡壮麒
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2002.08.006
采用电子束物理气相沉积方法(EB-PVD)在NiCrAlY粘结层上沉积Y2O3部分稳定的ZrO2陶瓷层.对样品进行了1050℃的热循环实验.结果表明,沉积态陶瓷层表面比较致密,其柱状晶粒簇拥成团,晶粒簇间存在间隙.随着热循环不断进行,陶瓷层表面变得疏松,晶粒簇间距增大,相邻较大的间隙互相连接成微裂纹,并逐渐横向及纵向扩展.1050℃循环200次,粘结层氧化物是均匀连续的一薄层,主要由Al2O3组成;循环300次后,出现了NiO、尖晶石等氧化物.根据显微结构观察和EDS、XRD分析结果,提出了EB-PVD热障涂层热循环的失效机理.
关键词:
电子束物理气相沉积
,
热障涂层
,
热循环
,
失效机理
李美姮
,
孙晓峰
,
张重远
,
宫声凯
,
胡望宇
,
管恒荣
,
胡壮麒
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2002.01.015
采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上沉积Ni-30Cr-12Al-0.3Y(质量分数,%)粘结层,采用电子束物理气相沉积方法(EB-PVD)沉积7%Y2O3(质量分数)-ZrO2陶瓷顶层.结果表明,在热循环过程中,非平衡相t′-ZrO2中的Y2O3含量逐渐减少,t′-ZrO2相逐渐分解成平衡相t-ZrO2(冷却时会转变成单斜相)和立方相ZrO2.1050℃循环200次,粘结层氧化物(Al2O3)厚度约为3 μm,表明Ni-Cr-Al-Y适宜作粘结层.继续热循环,陶瓷层中出现单斜相,粘结层中Al贫化,氧化层中出现NiO及尖晶石等,引起应力集中,导致涂层失效.
关键词:
热障涂层
,
粘结层氧化
,
相变
,
热循环
李美姮
,
张重远
,
孙晓峰
,
胡望宇
,
宫声凯
,
管恒荣
,
胡壮麒
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2002.09.018
采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)在Ni-Cr-Al-Y粘结层上沉积Y2O3部分稳定的ZrO2陶瓷层(YSZ),进行了900,1000,1100℃的恒温氧化和1050℃的循环氧化实验,用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对样品进行观察分析结果表明:恒温氧化最初20 h,1100℃的增重比900℃和1000℃的都要小.热循环过程中产生的热应力和氧化物生长应力等导致粘结层氧化物(TGO)/NiCrAlY粘结层界面开裂,引起EB-PVD热障涂层失效.
关键词:
ZrO2陶瓷层
,
Ni-Cr-Al-Y粘结层
,
电子束物理气相沉积
,
热障涂层
,
高温氧化
李美姮
,
胡望宇
,
孙晓峰
,
管恒荣
,
胡壮麒
材料导报
热障涂层一般由金属粘结层和具有低热导率的陶瓷顶层组成,应用于涡轮发动机的热端部件可显著提高其使用温度,延长部件的使用寿命,提高发动机的效率.综述了热障涂层的成分选择、制备方法及等离子喷涂和电子束物理气相沉积2种热障涂层的典型结构,分析了热障涂层的剥落失效机理,并简单介绍了热障涂层的寿命预测模型和隔热特性的研究.
关键词:
涡轮发动机
,
热障涂层
,
失效机理
