La_(2)Zr_(2)O_(7)热障涂层中Y_(2)O_(3):Eu~(3+)应力检测单元的高温稳定性及响应机制

作者：成波; 王玉; 楚倩倩; 安国升; 张辛健; 翟海民; 何东青; 李文生

来源：中国有色金属学报, 2021, 1-20.

• 热障涂层
• 应力检测
• 高温稳定性
• 荧光

热障涂层（TBCs）服役过程不可避免会经历应力的累积和释放，最终导致涂层开裂失效，因此应力检测是探究TBCs失效的关键之一。本文通过构建热障涂层材料（La_(2)Zr_(2)O_(7)， LZO）与荧光发光材料Y_(2)O_(3)：Eu~(3+)复合体系，研究了Y_(2)O_(3)：Eu~(3+)及复合体系的高温稳定性及发光特征，建立了荧光发光特征峰与TBCs层内应力对应关系，最终揭示了LZO/Y_(2)O_(3)：Eu~(3+)复合体系应力响应机制。结果表明，荧光粉末经1200 ℃高温煅烧2 h仍表现出优异的发光特性；随着Y_(2)O_(3)：Eu~(3+)添加量的增加，复合体系特征波长对应发光峰强度不断增加的趋势，但增加速率不断降低，最终选用Y_(2)O_(3)：Eu~(3+)添加量为6 wt.%；LZO/Y_(2)O_(3)：Eu~(3+)复合涂层体系中Eu~(3+)的~(5)D_(0)→~(7)F_(1)跃迁在 ~(5)D_(0)→~(7)F_(J)（J=0，1，2，3，4）跃迁中占主导地位，最终拟合得到~(5)D_(0)→~(7)F_(1)跃迁峰谱带重心与涂层内拉应力/压应力的线性关系。拉应力传感方程为λ_(T)=614.92510+0.03434σ_(T)，灵敏度为0.03434 nm/MPa。压应力传感方程为λ_(P)=618.60583-0.06407σ_(P)，灵敏度为0.06407 nm/MPa。本文建立的涂层应力测量依据，可为热障涂层服役过程的应力演变及失效核心问题提供有力支撑。

• 单位
  材料科学与工程学院; 兰州理工大学