大氣等離子噴涂YSZ熱障涂層微觀組織、相組成及電容特性的研究.pdf

1、氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)熱障涂層服役過(guò)程中ZrO2相變和微觀組織結(jié)構(gòu)變化;陶瓷涂層與金屬過(guò)渡層之間熱生長(zhǎng)氧化物(TGO)的生長(zhǎng)、分布以及涂層這些微觀結(jié)構(gòu)和缺陷導(dǎo)致涂層性能的變化直接影響到熱障涂層的服役壽命。本文采用大氣等離子噴涂(APS)工藝分別在以高溫合金基底，CoNiCrAlY為金屬過(guò)渡層的表面制備了兩種不同ZrO2-8％Y2O3粉體的YSZ熱障涂層。實(shí)驗(yàn)中分別對(duì)涂層試樣在1100℃、1150℃和1200℃三個(gè)不同高溫下保溫5h時(shí)

2、效退火處理和在1100℃條件下水冷熱震性能循環(huán)實(shí)驗(yàn)。采用了Olympus金相顯微鏡和Philips掃描電鏡觀測(cè)了涂層組織和微觀形貌變化;用MH-6顯微硬度儀測(cè)量涂層的顯微硬度;用日本理學(xué)X射線衍射儀對(duì)試樣做XRD衍射分析;用EDAX設(shè)備分析了涂層和粉體的微區(qū)成分;采用了電橋法測(cè)定涂層的相應(yīng)電容值，并且計(jì)算涂層的介電常數(shù)。結(jié)果表明:
　　 (1)與YSZ粉體顆粒不同的是原始涂層中主要是非穩(wěn)定四方相T'，粉體沒(méi)有T相，相變發(fā)生在YS

3、Z粉體顆粒在基體上沉積冷凝的噴涂過(guò)程中。北京YSZ涂層中M相含量明顯低于益陽(yáng)YSZ涂層的M相含量。在熱震循環(huán)過(guò)程中YSZ涂層中并未發(fā)生明顯的T→M相變過(guò)程。在1200℃，10h時(shí)效處理后，涂層的M相含量升高，T相含量降低證明了T→M相變主要發(fā)生在時(shí)效過(guò)程中。
　　 (2)兩種涂層經(jīng)過(guò)高溫時(shí)效處理后致密度和顯微硬度值有所提高，主要是因?yàn)橥繉又衁SZ晶粒在時(shí)效中長(zhǎng)大，晶粒取向發(fā)生小角度旋轉(zhuǎn)的以及少部分T→M相變的結(jié)果。
　　

4、 (3)在時(shí)效處理中北京粉末制備的YSZ涂層的性能穩(wěn)定性優(yōu)于益陽(yáng)YSZ涂層，這與兩種YSZ粉體在噴涂過(guò)程中熔化狀態(tài)、沉積冷凝狀態(tài)有密切關(guān)系。北京YSZ涂層的組織結(jié)構(gòu)疏松，微裂紋較多在一定程度上減緩、釋放了涂層中各種應(yīng)力，涂層性能更加穩(wěn)定。
　　 (4)涂層電容值隨著時(shí)效溫度的升高而逐漸降低，在熱震循環(huán)中涂層電容值呈波動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定的趨勢(shì)，不同測(cè)試頻率對(duì)涂層的電容值測(cè)量結(jié)果影響不大。涂層的T→M相變只是影響其變化的次要因素，在粘接層