高温烧结和CMAS腐蚀对APS热障涂层微观组织结构影响的比较

发布时间：2018-07-12 10:39

  本文选题：7YSZ + 热障涂层　； 参考：《湘潭大学》2017年硕士论文

【摘要】：热障涂层(TBCs)材料被广泛应用于航空发动机、燃气轮机等热端部件上,为提高工作温度和工作效率起到了关键性作用。热障涂层主要失效形式包括高温氧化、高温烧结和CMAS腐蚀等。高温烧结和CMAS腐蚀都能使热障涂层中的YSZ结构发生改变,然而人们对由高温烧结和CMAS腐蚀导致的YSZ结构退化的差异缺乏深刻的理解。为了明确区分热障涂层在高温烧结和CMAS腐蚀作用下的失效机理,很有必要深入细致地研究高温烧结和CMAS腐蚀作用下YSZ热障涂层的微结构特征。这些研究结果为探索YSZ抗烧结性能和耐蚀性能提供实际意义。本文主要采用XRD、SEM、TEM等表征手段对APS-7YSZ热障涂层在温度梯度条件下(其中陶瓷层表面温度是1250℃,基底温度为800℃,保温时间为8小时)进行高温烧结和CMAS腐蚀后样品微结构演变进行对比分析。主要研究结果如下:首先,对原始样品、温度梯度条件下高温烧结和CMAS腐蚀后的样品陶瓷层上层进行XRD分析,发现原始样品、高温烧结和CMAS腐蚀后YSZ均由t-ZrO2组成,说明高温烧结和CMAS腐蚀并未引起YSZ相变发生。然后,采用SEM对原始样品、高温烧结和CMAS腐蚀样品形貌进行比较,发现原始样品YSZ具有片层状结构,片层状内呈紧密排列的柱状晶。高温烧结后仍观察到YSZ仍呈层状结构,层状间隙变小,晶粒粗化。腐蚀后YSZ层状结构不明显,有微裂纹存在。CMAS渗透到YSZ/TGO界面处,但没有进一步渗透到TGO/粘结层的界面。最后,采用TEM进一步对温度梯度高温烧结和CMAS腐蚀后样品微观结构进行分析,发现高温烧结后YSZ呈层状结构,层间缝隙变小,有微裂纹存在。这些结果表明短时间的温度梯度高温烧结对YSZ的微结构影响不大。CMAS腐蚀后,YSZ上层呈片层状结构,片层内有柱状晶,层状间隙中填满了非晶态的CMAS。另外还有板条状物富钇的Zr2Y2O7生成。在YSZ中层和下层片层状结构转化为等轴晶颗粒,颗粒间充满非晶态CMAS。在YSZ下层由于富含Ca、Al等元素导致钙长石的生成。在YSZ/BC界面形成TGO。TGO内有裂纹形成。这些结果表明短时间的温度梯度CMAS腐蚀对热障涂层YSZ的微结构影响非常大,而且离粘结层越近的部分受其影响越大。
[Abstract]:Thermal barrier coating (TBCs) is widely used in aero-engine, gas turbine and other hot end parts, which plays a key role in improving working temperature and efficiency. The main failure forms of thermal barrier coatings include high temperature oxidation, high temperature sintering and CMAS corrosion. Both high temperature sintering and CMAs corrosion can change the YSZ structure in thermal barrier coatings. However, there is a lack of deep understanding of the difference of YSZ structure degradation caused by high temperature sintering and CMAS corrosion. In order to distinguish the failure mechanism of thermal barrier coatings under high temperature sintering and CMAS corrosion, it is necessary to study the microstructure of YSZ thermal barrier coatings under high temperature sintering and CMAs corrosion. These results provide practical significance for exploring the sintering resistance and corrosion resistance of YSZ. In this paper, the temperature gradient of APS-7YSZ thermal barrier coating was studied by means of XRDX SEMMA-TEM (the surface temperature of ceramic layer was 1250 鈩，

本文编号：2116884