1200℃燒結(jié)EB-PVD YSZ涂層微結(jié)構(gòu)演變的TEM表征與分析.pdf

1、用7wt.％Y2O3穩(wěn)定的ZrO2(YSZ)通過電子束物理氣相沉積(EB-PVD)法制備的熱障涂層(EB-PVD TBCs)主要由柱狀晶組成，柱狀晶之間的間隙和柱狀晶內(nèi)部多孔的微結(jié)構(gòu)使TBCs具備良好的應(yīng)變?nèi)菹藓偷偷臒釋?dǎo)率，從而被廣泛地使用在航天渦輪發(fā)動機的重要部件上。但是當(dāng)EB-PVD TBCs在1100℃的高溫環(huán)境下暴露一段時間后，相鄰的柱狀晶會燒結(jié)在一起，因高溫?zé)Y(jié)引起的陶瓷層致密化使EB-PVD TBCs失去應(yīng)有的應(yīng)變?nèi)菹?，使?/p>

2、TBCs產(chǎn)生裂紋，從而導(dǎo)致涂層失效。因此，表征高溫?zé)Y(jié)TBCs微觀結(jié)構(gòu)演變對于了解涂層失效是很有必要的。
　　本論文以電子束物理氣相沉積法在三氧化二鋁襯底上制備的TBCs為研究對象，采用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、掃描透射電鏡(STEM)結(jié)合X射線衍射(XRD)等手段對1200℃高溫?zé)Y(jié)的EB-PVD TBCs微結(jié)構(gòu)進行了細致地表征與分析，發(fā)現(xiàn)YSZ中存在大量的小角度晶界結(jié)構(gòu)，取得了如下研究結(jié)果：
　　(1)制備

3、態(tài)YSZ涂層的微結(jié)構(gòu)以羽毛狀結(jié)構(gòu)的柱狀晶為主，相互之間為大角度傾轉(zhuǎn)晶界。經(jīng)1200℃高溫?zé)Y(jié)4小時后，羽毛狀結(jié)構(gòu)消失，柱狀晶粗化，頂部的柱狀晶尺度要明顯大于底部的柱狀晶。
　　(2)制備態(tài)YSZ涂層中的晶界以大角度傾轉(zhuǎn)晶界為主。高溫?zé)Y(jié)后，在YSZ中發(fā)現(xiàn)小角度傾轉(zhuǎn)晶界，晶界面為{100}晶面，傾轉(zhuǎn)軸為<001>晶軸，實驗測定的傾轉(zhuǎn)角度介于1.5°至9°之間。這些小角度傾轉(zhuǎn)晶界的形成與羽毛狀結(jié)構(gòu)的消失和柱狀晶的粗化有密切關(guān)系。