恒温氧化处理对YSZ∶Eu热障涂层发光性能及微观结构的影响

发布时间：2021-03-31 16:41

　　使用纯YSZ粉末与2mol%Eu³⁺掺杂的YSZ粉末制备3种不同结构的涂层。采用激光光谱仪分别对1100℃下热处理100、300、800 h的3种热障涂层试样进行发光性能测试,采用扫描电镜观察涂层的微观组织形貌,用能谱仪分析了涂层的元素分布。结果表明,YSZ:Eu涂层的荧光强度随热处理时间的延长逐渐下降,未经热处理的原始试样的荧光强度最大; YSZ∶Eu涂层的发射光谱图主要由502 nm与606 nm两个发射峰组成,其中606 nm的发射峰强度大于592 nm的发射峰;在相同热处理条件下,YSZ∶Eu涂层的荧光强度与涂层中Eu³⁺的含量成正比; 3种涂层的孔隙率分别为8. 41%、8. 48%、8. 37%;涂层的维氏硬度均处于430～440 HV0. 3之间。2mol%Eu³⁺的掺杂对YSZ涂层的致密度与硬度未造成影响,1100℃下热处理800 h后Eu³⁺在涂层内部未发生扩散现象。 

【文章来源】：金属热处理. 2020,45(05)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

不同结构的涂层试样:(a)A型;(b)B型;(c)C型

图2所示为两种原始喷涂粉末的微观形貌。可以看出YSZ粉末(图2(a))与YSZ∶Eu粉末(图2(b))均为球状或椭球状，且尺寸分布均匀，致密度均匀，两种粉末的直径范围均在15～45μm之间。2 试验结果与讨论

根据Ocean Optics USB2000型光谱仪记录下的数据，得出发射光谱在570～650 nm波长范围内A型、B型热障涂层荧光强度与热处理时间之间的关系，如图3所示。YSZ涂层发射光谱图主要由592 nm与606 nm两个发射峰组成，属于Eu3+跃迁发光。其中606 nm的发射峰(Eu3+的5D0→7F2电偶极跃迁)明显强于592 nm的发射峰(Eu3+的5D0→7F1磁偶极跃迁)。在1100℃热处理条件下，YSZ∶Eu涂层的荧光强度随热处理时间的延长而逐渐下降，未经热处理的原始试样其荧光强度最大。在发射光谱波长为606 nm附近，未处理试样和热处理100、300、800 h试样的荧光强度逐渐下降，且100～800 h范围内荧光强度的下降呈线性趋势，如图4所示。这是由于随着热处理的进行，基体的结晶度受到破坏，使涂层的发光强度减弱;此外，高温环境下Eu3+离子处于激活态，长时间的高温(100～800 h)会使激活态的离子发生相互作用，在能量传递时能量更容易向猝灭中心传递，发生浓度猝灭，这一反应也会减弱涂层整体的荧光强度[19]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]定向镍基高温合金DZ466及其热障涂层的抗热腐蚀性能[J]. 任维鹏,李青,李相辉,宋尽霞,肖程波,何利民.  金属热处理. 2018(08)
[2]YSZ:Eu荧光应力测量法在拉应力环境下的研究[J]. 赵宇,胥佳颖,赵素梅,惠宇,曹学强.  中国稀土学报. 2014(03)
[3]热障涂层失效机制和寿命预测研究概述[J]. 魏铮,胡捷.  装备机械. 2013(04)
[4]稀土离子的上转换敏化发光[J]. 魏新姣,刘粤惠,陈东丹.  物理学进展. 2006(02)
[5]含三价铕荧光络合物与聚甲基丙烯酸甲酯的发光材料[J]. 赵莹,杨丽敏,张莉,周维金,吴瑾光,鲍春丽,王笃金,徐端夫.  高分子学报. 2000(04)



本文编号：3111748