Al 2 O 3 /YSZ复合热障涂层成分优化及CMAS腐蚀行为

发布时间：2025-01-06 21:24

　　随着对燃气轮机效率要求的日益增高,燃气仓内的工作温度越来越高,这导致燃气仓内硅酸盐沉积物（CMAS）侵蚀问题日益严重。传统的8YSZ（8 wt.%氧化钇稳定氧化锆）热障涂层已被证实不能抵抗CMAS的腐蚀。YSZ/Al₂O₃复合材料能够有效缓解CMAS的腐蚀深度,有望成为CMAS防护层或者新一代热障涂层的候选材料。本文采用固相反应法制备了不同成分的陶瓷粉末,利用多孔无压烧结陶瓷块体研究了不同含量Al₂O₃对CMAS沉积物的防护作用。并利用大气等离子喷涂技术制备了YSZ传统陶瓷层和YSZ/Al₂O₃复合陶瓷层。采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）等技术分析研究了复合陶瓷层的微观结构以及CMAS腐蚀行为。实验结果表明,复合涂层中的Al₂O₃与CMAS熔融物接触后迅速反应并生成钙长石、尖晶石等高熔点化合物,形成致密阻隔层,阻止CMAS的进一步渗入。并且Al₂O_...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 热障涂层结构及制备工艺
        1.2.1 热障涂层结构
        1.2.2 热障涂层制备工艺
    1.3 CMAS腐蚀失效机理
        1.3.1 CMAS成分的探究
        1.3.2 CMAS腐蚀TBCs的失效机理
    1.4 阻抗CMAS研究进程
        1.4.1 结构优化型
        1.4.2 掺杂改性型
        1.4.3 新型TBC材料
    1.5 YSZ/Al₂O₃ 复合材料
    1.6 课题研究意义及目的
第二章 实验
    2.1 实验原材料
    2.2 陶瓷片制备流程
    2.3 大气等离子喷涂制备热障涂层
    2.4 CMAS粉末制备
    2.5 CMAS腐蚀试验
    2.6 材料表征手段
        2.6.1 物相分析
        2.6.2 微观结构观测及成分分析
        2.6.3 热学性能
第三章 不同氧化铝含量复合材料的CMAS腐蚀行为
    3.1 复合陶瓷片物相组成及微观结构分析
    3.2 CMAS在陶瓷片中的渗透行为以及腐蚀层的热化学反应
        3.2.1 CMAS与 YSZ的相互作用
        3.2.2 CMAS与 YSZ/Al₂O₃ 复合材料的相互作用
    3.3 Al₂O₃ 含量对CMAS腐蚀深度的影响
    3.4 Al₂O₃ 含量对CMAS腐蚀产物的影响及机理分析
        3.4.1 腐蚀产物
        3.4.2 阻止CMAS腐蚀机理
    3.5 本章小结
第四章 Al₂O₃/YSZ复合热障涂层的微观结构及热学性能
    4.1 热障涂层截面形貌分析
    4.2 复合涂层CMAS腐蚀行为
    4.3 复合陶瓷层热学性能
        4.3.1 复合陶瓷层热扩散系数
        4.3.2 复合陶瓷层热导率理论计算
        4.3.3 影响涂层热学性能的因素
    4.4 复合陶瓷层的热膨胀系数
    4.5 本章小结
第五章 结束语
    5.1 主要工作与创新点
    5.2 后续研究工作
参考文献
附录1
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文



本文编号：4024003