提高Al在TBCs過(guò)渡層中擴(kuò)散速率對(duì)TBC使用壽命影響的研究.pdf

1、本文主要通過(guò)理論分析，并利用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、電子探針、X 射線衍射分析（XRD）等輔助手段，研究了高溫氧化（1100℃）過(guò)程中以提高Al 在BC 層內(nèi)的擴(kuò)散速率，來(lái)提高涂層使用壽命的影響。 研究結(jié)果表明： APS 噴涂熱障涂層在高溫氧化過(guò)程中主要分成三個(gè)階段來(lái)進(jìn)行：氧化初期BC-TBC 兩層之間還沒(méi)有形成連續(xù)的α-Al2O3 薄膜，氧化速度快，增重情況明顯，氧化動(dòng)力學(xué)規(guī)律基本符合直線規(guī)律。隨著氧化反應(yīng)的進(jìn)

2、行，連續(xù)α-Al2O3 薄膜很快形成，高溫氧化反應(yīng)進(jìn)入了穩(wěn)定氧化階段，此階段高溫氧化的過(guò)程主要是Al 為主的選擇性氧化，氧化速度很緩慢，基本符合拋物線規(guī)律。隨著B(niǎo)C 層中Al 元素的大量消耗，最終會(huì)在B-O界面處出現(xiàn)相對(duì)貧Al 狀態(tài)，導(dǎo)致選擇性氧化結(jié)束。接下來(lái)的氧化過(guò)程中，由于Al 的濃度達(dá)不到選擇性氧化的標(biāo)準(zhǔn)，而致使其它金屬元素再次的參與到高溫氧化反應(yīng)中來(lái)，甚至性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定的Ni 也被氧化生成NiO，同時(shí)尖晶石類氧化物在這一階段大量增

3、加。高溫氧化過(guò)程中反應(yīng)的場(chǎng)所為B-O 界面處，而在氧化初期以及最后復(fù)雜氧化階段產(chǎn)生的大量尖晶石類氧化物是直接導(dǎo)致涂層失效的原因之一。 通過(guò)上述分析可知：提高Al 元素在BC 層中的擴(kuò)散速度，能夠有利的提供高溫氧化過(guò)程中金屬元素Al 的需要，對(duì)于提前進(jìn)入穩(wěn)定氧化階段以及延緩B-O 界面上貧Al 時(shí)刻的出現(xiàn)都起到積極的作用。故以此為理論指導(dǎo)引入SSPB 工藝，試圖通過(guò)改善涂層物理性能，而提高BC 層內(nèi)Al 元素在高溫氧化過(guò)程中的擴(kuò)散

4、速率，以期快速進(jìn)入穩(wěn)定氧化階段的同時(shí)能夠保證選擇性氧化的順利進(jìn)行，延緩貧Al 時(shí)刻的到來(lái)，抑制大量尖晶石類氧化物的生成，從而達(dá)到提高涂層使用壽命的目的。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：涂層顆粒的大小在很大程度上影響了BC 層Al 元素的擴(kuò)散，同時(shí)由于SSPB 工藝對(duì)涂層表面的改善，確實(shí)能夠增加Al 元素在BC 層內(nèi)的擴(kuò)散能力。對(duì)比實(shí)測(cè)所得高溫氧化動(dòng)力曲線可知：SSPB 工藝的加入，對(duì)于氧化過(guò)程中提前進(jìn)入氧化穩(wěn)定階段以及延緩最后貧Al 時(shí)刻的到來(lái)