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摘要
热障涂层在高温服役过程中发生烧结和硬化,是引发涂层开裂和剥离失效的主要因素,因此掌握涂层烧结规律是进行涂层设计制备、寿命预测和工艺优化的前提。文中采用等离子喷涂技术制备La2Zr2O7热障涂层,在1250℃条件下进行涂层高温热暴露试验,表征了涂层高温烧结过程中力学性能的变化规律,从孔隙结构的角度揭示了涂层高温烧结硬化机理。研究结果表明,喷涂态La2Zr2O7涂层为典型的层状结构,硬度为(405±20) HV0.3,高温热暴露后涂层呈现先快后慢的硬化趋势,热暴露200 h后涂层硬度提高了80%。涂层结构分析表明,涂层物相保持不变,但涂层孔隙率呈现出先快后慢的下降规律。坐标轴变换处理后发现,硬度和孔隙率均呈现以10 h为临界的双阶段特性。通过对涂层孔隙结构的高温准原位观察,发现涂层孔隙初期多点桥接超快愈合、后期以边界推进方式缓慢烧结的双阶段烧结现象,从而揭示了La2Zr2O7热障涂层分阶段硬化的烧结机理,从而为发展抗烧结高性能热障涂层提供了新的理论依据。
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单位西安交通大学; 金属材料强度国家重点实验室
