大气等离子喷涂热障涂层CMAS防护层成分及厚度优化

• 作者: 单萧 楼思余 赵晓峰
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 热障涂层 CMAS沉积物 氧化铝 氧化钇稳定氧化锆 重结晶 大气等离子喷涂
• 年，卷（期）: 2018,（2）
• 所属期刊栏目: 膜层材料与技术
• 页码范围: 208-217
• 页数: 10页
• 分类号: TG174.442
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2018.02.033

摘要

目的 优化热障涂层(TBCs) CMAS(CaO-MgO-Al2O3-SiO2)阻抗层的成分和厚度,使其能有效阻抗CMAS沉积物的腐蚀,并同时与热障涂层有较高的结合力.方法 首先利用多孔无压烧结陶瓷块体研究了不同含量Al2O3和8YSZ(8wt.％氧化钇稳定氧化锆)均匀混合后在高温(1250℃)条件下对CMAS沉积物的防护作用.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射(XRD)仪,分析研究了CMAS腐蚀层的显微结构、腐蚀深度及反应产物.其次,基于最优成分,利用大气等离子喷涂(APS)制备了具有8YSZ/Al2O3陶瓷层的热障涂层.对CMAS腐蚀厚度进行分析测量,提出CMAS阻抗层的厚度.结果 Al2O3的添加可以有效地阻碍CMAS的渗入,并且Al2O3含量越多,防护效果越好.但是CMAS的渗入深度和氧化铝的添加量呈非线性关系.结合TBC陶瓷层的热学性能和力学性能的要求,本实验中最佳的TBCs复合陶瓷层组分为70wt％8YSZ+30wt％Al2O3.基于实验结果,提出YSZ/Al2O3复合陶瓷层(50 μm)-YSZ陶瓷层(150 μm)的双层TBC陶瓷层结构,并综合计算出复合陶瓷层的热膨胀系数为9.93×10-6℃-1以及双层TBC陶瓷层的热导率为2.4 W/(m·K).最后对Al2O3减缓CMAS腐蚀的机理进行了量化分析.结论 YSZ/Al2O3复合阻抗层的最优成分为70wt％8YSZ+30wt％Al2O3,厚度为50 μm,能有效阻碍高温下CMAS腐蚀.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	楼思余	上海交通大学材料科学与工程学院	1	3	1.0	1.0
2	单萧	上海交通大学材料科学与工程学院	1	3	1.0	1.0
3	赵晓峰	上海交通大学材料科学与工程学院	5	3	1.0	1.0