ZrCr梯度界面层对Zr/Al2O3涂层体系抗热震性能影响及机理研究

作者：杨**; 刘波^*

来源：稀有金属材料与工程, 2022, 51(05): 1773-1779.

• ZrCr梯度界面层
• 超音速等离子喷涂
• 微结构
• 结合强度
• 抗热震性能

采用中频磁控溅射和超音速等离子喷涂依次在锆合金(Zr-4)基体表面制备了Zr(84.61at%)Cr/Zr(17.39at%)-Cr/Al2O3(ZrCr梯度界面层)和Al2O3(无ZrCr梯度界面层)涂层。利用XRD、SEM和HRTEM等重点分析了ZrCr梯度界面层对Zr-4/Al2O3涂层界面微观结构、结合强度和抗热震性能的影响。结果表明：通过增设ZrCr梯度界面层，能显著提升Zr-4/ZrCr/Al2O3体系结合强度至50.3±2.52MPa，较Zr-4/Al2O3体系结合强度值提升约46%；循环热震条件下，Zr-4/ZrCr/Al2O3体系膜基界面完整，与ZrCr梯度界面层能显著提升界面结合强度，喷涂及热震实验过程中ZrCr梯度界面层Cr原子优先形成较致密的Cr2O3能进一步有效抑制氧扩散至Zr-4有关；Zr-4/Al2O3膜基界面则出现明显开裂甚至剥离行为，其主因是Zr-4/Al2O3两者界面热应力集中而导致Zr-4/Al2O3界面开裂；HRTEM和EDS线扫描结果证实在Zr-4/Al2O3界面开裂处形成的疏松ZrO2氧化物是后续热震循环中进一步加剧涂层大面积剥落失效的根本原因。

• 单位
  四川大学