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等离子喷涂制备热障涂层及其热循环性能
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作者 周夏凉 徐群飞 +5 位作者 骆仁智 袁阳 张健月 毛鹏展 陈利斌 左都云 《表面技术》 北大核心 2025年第17期222-229,共8页
目的分析Y_(2)O_(3)-Yb_(2)O_(3)-Gd_(2)O_(3)-ZrO_(2)热障陶瓷材料的稳定性及涂层的循环性能,探讨热循环失效机理。方法在1500℃下对Y_(2)O_(3)-Yb_(2)O_(3)-Gd_(2)O_(3)-ZrO_(2)陶瓷粉体和涂层进行24 h恒温热处理,并对粉末进行DT-DSC... 目的分析Y_(2)O_(3)-Yb_(2)O_(3)-Gd_(2)O_(3)-ZrO_(2)热障陶瓷材料的稳定性及涂层的循环性能,探讨热循环失效机理。方法在1500℃下对Y_(2)O_(3)-Yb_(2)O_(3)-Gd_(2)O_(3)-ZrO_(2)陶瓷粉体和涂层进行24 h恒温热处理,并对粉末进行DT-DSC试验,用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪对涂层的物相、表面形貌、截面形貌、元素组成、元素分布进行表征,用Image J软件分析涂层的孔隙,对涂层进行结合强度拉伸试验,在1100℃下对涂层进行水淬试验,分析涂层的热循环寿命和失效行为。结果在室温至1500℃范围内Y_(2)O_(3)-Yb_(2)O_(3)-Gd_(2)O_(3)-ZrO_(2)陶瓷粉体和涂层的结构稳定,未发生相变。制备的Y_(2)O_(3)-Yb_(2)O_(3)-Gd_(2)O_(3)-ZrO_(2)热障涂层的平均孔隙率为17.8%,与基体的平均结合强度为43.1 MPa。在1100℃下对涂层进行水冷热循环处理,涂层的平均循环寿命次数为93。结论Y_(2)O_(3)、Yb_(2)O_(3)、Gd_(2)O_(3)等3种稀土的掺杂可以有效稳定ZrO_(2)晶体结构,抑制高温下ZrO_(2)的相变。在水冷热循环过程中,温度的剧烈变化使得陶瓷层内部产生了热应力,导致微裂纹的萌生、扩展,并最终形成裂纹。裂纹的形成和扩展可以释放热循环过程中产生的热应力,从而提高热障涂层的热循环寿命,但裂纹的不断扩展也降低了涂层内部的强度。随着热循环的进行,当热应力大于其内部结合强度时,涂层会加剧剥落,导致其失效。 展开更多
关键词 等离子喷涂 热障涂层 结合强度 热循环性能 热应力
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