粘结层粗糙度对YSZ涂层热震性能的影响

作者：李国浩; 巴德纯; 倪岩松; 谭帧; 陈红斌; 杜广煜^*

来源：表面技术, 2021, 50(07): 310-336.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.07.032

• 热障涂层
• 粘结层
• 表面处理
• 抗热震性能
• 8YSZ
• 失效研究

目的提高YSZ涂层的服役寿命。方法采用火焰喷涂和等离子喷涂的方法,在GH4169高温合金上分别制备Ni CoCrAlY粘结层和8YSZ陶瓷层。在制备陶瓷层之前,通过低压喷砂的方法对粘结层表面进行处理,改变粘结层的表面粗糙度。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、3D测量激光显微镜,表征涂层的物相、微观形貌和表面粗糙度。使用马弗炉进行1100℃的热震实验,表征YSZ涂层的热震性能。结果通过喷涂方法制备的粘结层,表面较为粗糙,喷砂处理后,有效地改善了表面情况,表面粗糙度下降了1～3μm。随着热震实验的进行,陶瓷层和粘结层中间形成的热生长氧化物(TGO)不断增厚。喷砂处理后,涂层的氧化速率降低。热震实验后,涂层边缘处会萌生微裂纹,随着裂纹的累积扩展,最终贯通,形成局部的涂层剥离。失效前后,YSZ没有相变发生。结论涂层失效多发生在TGO界面处,粘结层的高温氧化引起TGO层生长增厚,会导致涂层的失效。平整的TGO生长界面可以减少接触面,降低粘结层的氧化速率。平整界面可以避免局部起伏造成的TGO过度生长。经过表面喷砂处理改善粘结层粗糙度的涂层,具有更优异的抗热震性能。TGO层的形成和生长,容易导致微裂纹的萌生和扩展。粘结层表面处理后,能够为TGO的形成和生长提供相对平整的界面,有效提高TGO的质量,进而提高涂层的抗热震性能。

• 单位
  自动化学院; 东北大学