改性YSZ涂層的抗氧化和抗熱震性能研究.pdf

1、本文采用大氣等離子噴涂技術(shù)在高溫合金基體上制備了雙層結(jié)構(gòu)的熱障涂層，表面陶瓷層分別為YSZ微米涂層、YSZ納米涂層和CeO2-YSZ涂層和SiO2-YSZ涂層。通過對(duì)涂層的氧化試驗(yàn)和熱震試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行比較，并結(jié)合X射線衍射分析(XRD)、掃描電鏡(SEM)等表征手段，較系統(tǒng)地研究了物相和微觀組織對(duì)各種YSZ涂層抗氧化和抗熱震性能的影響規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明，YSZ微米涂層中ZrO2主要為t相；涂層中孔隙分布不均勻，陶瓷顆粒結(jié)合狀

2、態(tài)較差，易產(chǎn)生層片狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致涂層失效；YSZ納米涂層中ZrO2主要為c相，含有少量的四方(t'和t)相，涂層中孔洞分布均勻，有大量微裂紋，有利于降低涂層的熱導(dǎo)率。在熱循環(huán)應(yīng)力作用下，納米涂層具有一定的應(yīng)力釋放能力，涂層脆性降低，提高了涂層的抗熱震性能。
　　CeO2-YSZ涂層中產(chǎn)生了新的固溶體相ZrxCe1-xO2(0.25

3、t'相和c相轉(zhuǎn)變?yōu)閠相；相比于YSZ納米涂層，CeO2-YSZ涂層孔隙率有所降低，微裂紋密度提高，分布更均勻；微裂紋擴(kuò)展途徑類似“沿晶斷裂”，具有更好的抗氧化性能和抗熱震性能。
　　YSZ納米涂層浸漬SiO2溶膠后表面覆蓋一層非晶的SiO2膜層，部分孔隙中也被SiO2溶膠填充。在溫度不太高的應(yīng)用條件下，SiO2溶膠的封孔作用有助于提高涂層的隔熱性能；在更高溫度下，涂層能通過SiO2熔化外滲帶走熱量和隔熱阻止熱量傳遞而起到防熱作用。