熱障涂層體系中的氧化局域化現(xiàn)象.pdf

1、熱障涂層(Thermal Barrier Coatings，簡(jiǎn)稱TBCs)是一種陶瓷涂層，具有優(yōu)良的抗高溫氧化和非常低的熱傳導(dǎo)系數(shù)，它通過(guò)粘結(jié)層沉積在耐高溫金屬或超合金的表面，可以有效降低被保護(hù)基材的服役溫度，減輕其熱沖擊載荷，降低對(duì)冷卻空氣的需求，提高器件的熱效率，從而被廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、冶金和能源等領(lǐng)域。 在高溫工作環(huán)境下，粘結(jié)層的金屬元素發(fā)生氧化，形成緩慢生長(zhǎng)的粘附性能較好的 -Al2O3，在陶瓷層與粘結(jié)層之間出現(xiàn)

2、熱生長(zhǎng)氧化層(Thermally Grown Oxide，簡(jiǎn)稱TGO)。由于蠕變和應(yīng)力松弛的影響，粘結(jié)層應(yīng)變不可逆地增加，使TGO層的界面形貌出現(xiàn)起伏。如果體系均勻，則TGO層將表現(xiàn)出較規(guī)則的周期狀起伏，但在實(shí)際服役過(guò)程中，TGO層經(jīng)常出現(xiàn)單個(gè)的異常厚部位或多層的異常厚部位，在掃描電鏡圖上呈現(xiàn)出釘子狀或瘤狀的局部突起物，這種突起物源于氧化層，并隨著高溫工作時(shí)間的延長(zhǎng)向粘結(jié)層中擴(kuò)展，即發(fā)生了氧化局域化現(xiàn)象。 本文首先從材料學(xué)的角度

3、探討出現(xiàn)氧化局域化的原因，對(duì)TGO層內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行跟蹤觀察，對(duì)氧化局域化區(qū)域進(jìn)行成分分析，結(jié)合熱障涂層體系的氧化機(jī)制，討論氧化局域化現(xiàn)象的出現(xiàn)對(duì)熱障涂層體系力學(xué)性能的影響。接著通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)尋找氧化局域化區(qū)域的演化規(guī)律，探討不同的制備工藝和氧化條件對(duì)氧化局域化區(qū)域演化規(guī)律的影響，重點(diǎn)討論了循環(huán)氧化條件下，氧化局域化區(qū)域的演化機(jī)制，并給出了一些減少氧化局域化危害的工藝方法。最后，基于在循環(huán)載荷作用下，附著在彈塑性金屬基體上