8YSZ热障涂层结构设计及其结合强度变化规律

作者：张文展; 肖和; 裘承; 邱小林; 全才兵; 廖丹; 周冬兰; 刘定荣; 陈秋香

来源：表面技术, 2023, 52(09): 469-477.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.09.043

• 大气等离子喷涂
• 热障涂层
• 8YSZ
• 微观结构
• 结合强度
• 断裂位置

目的 探究不同厚度的黏结层和陶瓷层对8YSZ热障涂层结合强度的变化规律。方法 采用大气等离子喷涂技术（APS）在Ti-6Al-4V合金基体表面分别制备了不同厚度的黏结层和陶瓷层等6种双层结构涂层。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和X射线荧光分析仪（XRF）等检测手段对喷涂粉末和涂层的相组成、微观结构及化学成分变化进行表征。借助万能材料试验机分别对6种不同厚度涂层的结合强度进行测量和评估。结果 不同厚度的8YSZ陶瓷粉末在喷涂过程中主要从单斜相（M）向四方相（T）转变。此外，不同厚度的热障涂层都呈现出典型的层状结构，涂层表面存在着完全熔融态、半熔融态和未熔态等3种复杂状态，且都存在不同程度的裂纹和孔隙。涂层结合强度随黏结层厚度的增加会有些许增大，而随陶瓷层厚度的增加逐渐下降，且陶瓷层厚度越大结合强度下降得越缓慢。在所有涂层试样中，当黏结层最厚且陶瓷层最薄时涂层结合强度最大，超过29.7MPa；而当黏结层最薄陶瓷层最厚时涂层结合强度最低。结论 8YSZ热障涂层的黏结层和陶瓷层厚度变化对涂层的物相组成以及化学成分无明显影响，而对涂层结合强度以及断裂方式产生显著影响。

• 单位
  机电工程学院; 南昌理工学院