大气等离子喷涂环境障涂层的预热处理致密化方法

作者：杨博; 李广荣^*; 徐彤; 杨冠军

来源：材料工程, 2021, 49(11): 116-124.

• 环境障涂层
• 大气等离子喷涂
• 预热处理
• 孔隙愈合
• 致密化

环境障涂层(EBC)面层的高致密度对于保障EBC的抗水氧腐蚀性能、提高SiCf/SiC热端部件的服役寿命具有重要意义。本研究提出涂层致密化的预热处理方法,以大气等离子喷涂(APS)Yb2SiO5涂层作为代表性材料,在涂层高温服役前进行1250～1450℃的预先热处理,显著提高了涂层致密度。通过不同结构孔隙的分类研究,阐明了EBC面层结构及性能在热处理过程中的变化规律,揭示了预热处理促使涂层内孔隙愈合的致密化机理。结果表明:喷涂态的Yb2SiO5涂层内部存在3种缺陷,包括二维(2D)形貌的片层内微裂纹、片层间微孔隙(统称2D孔隙)以及三维(3D)形貌的球形孔隙,因此致密度较低。在热处理过程中,2D孔隙逐渐愈合,在较短时间内大量减少,但3D球形孔隙未出现明显变化。预热处理过程中孔隙愈合的机理是:涂层内部晶粒不断长大,使得孔隙表面粗糙化,引发孔隙表面多点桥接,将原本连续的2D孔隙分割成若干段,并进一步球化。本研究提出的预热处理方法,为等离子喷涂高致密、抗腐蚀EBC的工程化应用奠定了理论基础。

• 单位
  西安交通大学; 金属材料强度国家重点实验室