等离子喷涂–物理气相沉积7YSZ热障涂层沉积机理及其CMAS腐蚀失效机制

被引：42

作者：

张小锋 ^{[1
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周克崧 ^{[1
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宋进兵 ^{[2
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邓春明 ^{[2
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牛少鹏 ^{[1
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邓子谦 ^{[2
]}

机构：

[1] 华南理工大学材料科学与工程学院

[2] 广州有色金属研究院新材料研究所

来源：

无机材料学报 | 2015年 / 30卷 / 03期

关键词：

等离子喷涂–物理气相沉积; 沉积机理; CMAS腐蚀; 腐蚀机制;

D O I：

暂无

中图分类号：

TG174.4 [金属表面防护技术];

学科分类号：

摘要：

采用等离子喷涂–物理气相沉积(PS-PVD)以团聚烧结的ZrO2-7wt%Y2O3(7YSZ)为原料,在850℃基体温度下制备了具有柱状结构的热障涂层,并通过场发射–扫描电镜(FE-SEM)分析了柱状涂层的显微结构。此外,基于原子聚集理论研究了PS-PVD中7YSZ气相分子在基体上的形核与生长过程,并分析了高温基体下7YSZ柱状涂层的沉积机理。另外,在1200℃下考察了7YSZ柱状涂层的CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)腐蚀性能并探讨了其失效机制。结果表明,在高温下7YSZ气相分子首先吸附在基体上,通过扩散迁移形成分子团并吸附在基体表面上,然后分子团再与其它吸附分子碰撞结合形成临界晶核,临界晶核捕获其它吸附分子进一步长大形成晶核小岛,此后依次经过岛状、联并、沟道、连续这四个阶段最终形成柱状涂层。高温下CMAS熔融并在毛细管力的作用下沿着柱状涂层孔隙往深度方向渗透并与涂层发生热化学反应使涂层热物性能发生变化,最终在热化学与热机械的相互作用下使涂层内产生平行于表面的横向裂纹,并层离失效。

引用

页码：287 / 293

页数：7

共 20 条

[1] 燃气涡轮叶片的服役损伤与修复 [J].

冯强 ;

童锦艳 ;

郑运荣 ;

王美玲 ;

魏文娟 ;

赵海龙 ;

袁晓飞 ;

丁贤飞 .

中国材料进展, 2012, 31 (12) :21-34+11

[2] 新一代超高温热障涂层研究 [J].

郑蕾 ;

郭洪波 ;

郭磊 ;

彭徽 ;

宫声凯 ;

徐惠彬 .

航空材料学报, 2012, 32 (06) :14-24

[3]

Degradation of EB-PVD thermal barrier coatings caused by CMAS deposits[J]. Hui Peng a,Lu Wang a,b,Lei Guo a,Wenhui Miao a,Hongbo Guo a,Shengkai Gong a a School of Materials Science and Engineering,Beihang University,No.37,Xueyuan Road,Beijing 100191,China b AVIC Shenyang Liming Aero-engine Group Corporation Ltd.,Shenyang 110043,China.Progress in Natural Science:Materials International. 2012(05)

[4] CMAS渗入对等离子喷涂YSZ热障涂层形貌的影响 [J].

何箐 ;

刘新基 ;

柳波 ;

吕玉芬 ;

汪瑞军 ;

王伟平 .

中国表面工程, 2012, (04) :42-48

[5] 热障涂层失效机理研究进展 [J].

华佳捷 ;

张丽鹏 ;

刘紫微 ;

王墉哲 ;

林初城 ;

曾毅 ;

郑学斌 .

无机材料学报, 2012, 27 (07) :680-686

[6] 高推重比航空发动机用新型高温钛合金研究进展 [J].

黄旭 ;

李臻熙 ;

黄浩 .

中国材料进展, 2011, 30 (06) :21-27+62

[7] 电子束物理气相沉积热障涂层技术研究进展 [J].

郭洪波 ;

彭立全 ;

宫声凯 ;

徐惠彬 .

热喷涂技术, 2009, 1 (02) :7-14

[8] 先进航空发动机热障涂层技术研究进展 [J].

郭洪波 ;

宫声凯 ;

徐惠彬 .

中国材料进展, 2009, 28(Z2) (Z2) :18-26

[9]

薄膜材料制备原理、技术及应用[M]. 冶金工业出版社 , 唐伟忠著, 1998

[10]

薄膜物理与技术[M]. 电子科技大学出版社 , 杨邦朝, 1994

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