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摘要
烧结是导致热障涂层在高温服役环境下性能退化和失效的关键因素。大气等离子喷涂制备的涂层通常呈层状结构特征,大多数缝状孔隙开度方向的尺寸小于100 nm,在高温下易烧结愈合,导致涂层的隔热能力和力学性能退化,并降低涂层的耐久性。涂层中孔隙的尺度和形态会影响其烧结行为,通过孔结构的设计有望改善涂层的抗烧结性能。在本研究中,通过对原始喷涂粉末(8YSZ)孔隙结构设计,在大气等离子喷涂过程中将含纳米尺度和微米尺度孔隙的两种粉末分别引入到涂层中,获得含有不同尺度孔隙的涂层结构。对比传统层状结构等离子喷涂8YSZ涂层,系统地研究了涂层在烧结过程中的微观结构和热力学性能的演化规律,评估了含不同孔隙结构涂层的抗烧结性能。通过对高温下涂层特征微观结构演变过程的准原位观察,分析了孔隙形态对其烧结行为的影响机制。结果表明,通过调控涂层中孔隙孔隙结构,可显著改善等离子喷涂热障涂层的抗烧结性能。涂层中的微米尺度孔隙在高温下结构稳定,很难被烧结愈合,引入大量微米级尺度孔隙的涂层可在高温环境下长期保持优异的隔热性能和较低的刚度。
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