粘结层预处理对PS-PVD沉积7YSZ热障涂层氧化行为的影响

发布时间：2019-08-20 14:30

【摘要】：目的提高PS-PVD沉积7YSZ热障涂层的抗高温氧化性能。方法采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)分别在未预处理和预处理(抛光+预氧化)的粘结层表面制备了柱状结构7YSZ热障涂层,并在大气环境下测试了柱状结构7YSZ热障涂层的950℃静态高温氧化性能。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪对高温氧化过程中的陶瓷层/粘结层界面形貌、TGO层结构演变进行表征。结果粘结层的抛光处理能够降低表面几何受力不均匀部位,抑制陶瓷层/TGO/粘结层界面处微裂纹的产生,同时粘结层的预氧化处理形成的薄而连续的TGO层能有效降低TGO的生长速度,抑制陶瓷层-粘结层之间的元素互扩散。柱状结构7YSZ涂层的高温氧化动力学曲线符合Wagner抛物线规律,粘结层未预处理和预处理的7YSZ热障涂层的氧化速率常数分别为0.101×10~(-12) cm~2/s和0.115×10~(-13) cm~2/s。结论粘结层预处理能有效改善等离子物理气相沉积7YSZ热障涂层的抗氧化性能。
【图文】：

图1所示。图2为采用PS-PVD制备的7YSZ涂层的微观结构。图2a为涂层的表面形貌，呈团簇的“菜花”状结构。图2b为涂层的断面结构，图中柱状晶垂直于基体表面生长，涂层底部柱状晶宽度窄且较致密，上端柱状结构宽并在柱状结构的枝晶间存在大量的孔隙，，从顶端的局部放大图可以看出，柱状结构内部包含了许多纳米级二次柱状晶，这主要是气相沉积过程中“二次阴影”所致[18—19]，同时观察到了柱状枝晶上分布着较多的微纳固态颗粒。图3为涂层及粉末的XRD衍射图，由图3可知，M6700粉末中主要含有单斜相M和四方形T相，喷图1SulzerMetcoM67007YSZ粉末形貌Fig.1MorphologyoftheSulzerMetcoM67007YSZpowders图2PS-PVD制备的7YSZ涂层微观结构Fig.2Microstructuresof7YSZcoatingpreparedbyPS-PVD:a)surface;b)cross-sectional

的“菜花”状结构。图2b为涂层的断面结构，图中柱状晶垂直于基体表面生长，涂层底部柱状晶宽度窄且较致密，上端柱状结构宽并在柱状结构的枝晶间存在大量的孔隙，从顶端的局部放大图可以看出，柱状结构内部包含了许多纳米级二次柱状晶，这主要是气相沉积过程中“二次阴影”所致[18—19]，同时观察到了柱状枝晶上分布着较多的微纳固态颗粒。图3为涂层及粉末的XRD衍射图，由图3可知，M6700粉末中主要含有单斜相M和四方形T相，喷图1SulzerMetcoM67007YSZ粉末形貌Fig.1MorphologyoftheSulzerMetcoM67007YSZpowders图2PS-PVD制备的7YSZ涂层微观结构Fig.2Microstructuresof7YSZcoatingpreparedbyPS-PVD:a)surface;b)cross-sectional
【作者单位】： 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室;广东工业大学材料与能源学院;
【基金】：广东省自然科学基金(2016A030312015) 广东省科技厅对外科技合作项目(2013B050800031);广东省科技厅工业高新技术攻关引导项目(2013B010102023);广东省科技厅国际科技合作(2014B050502008)~~
【分类号】：TG174.4

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本文编号：2528698