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电子束物理气相沉积Yb掺杂Gd_(2)Zr_(2)O_(7)/8YSZ双陶瓷层热障涂层性能研究
1
作者 高栋 刘燚栋 +1 位作者 张国栋 黄爱华 《表面技术》 北大核心 2025年第6期134-142,共9页
目的 分析电子束物理气相沉积Yb掺杂Gd_(2)Zr_(2)O_(7)(简称为Yb-GZO)/8YSZ双陶瓷层涂层的关键性能,推动涂层工艺优化和质量提升。方法 采用镀铂渗铝在单晶合金试样表面制备金属黏结层,随后在黏结层上采用电子束物理气相沉积制备Yb-GZO/... 目的 分析电子束物理气相沉积Yb掺杂Gd_(2)Zr_(2)O_(7)(简称为Yb-GZO)/8YSZ双陶瓷层涂层的关键性能,推动涂层工艺优化和质量提升。方法 采用镀铂渗铝在单晶合金试样表面制备金属黏结层,随后在黏结层上采用电子束物理气相沉积制备Yb-GZO/8YSZ双陶瓷层涂层,对涂层的高温相稳定性、热导率、燃气热腐蚀和热循环寿命等进行表征。结果 所制备的Yb-GZO/8YSZ双陶瓷涂层具有典型的柱状晶结构,涂层具有良好的应变容限,有利于延长涂层的热循环寿命,1 100℃下试样级涂层的热循环寿命不低于1 250个循环;陶瓷面层在1 450℃下具有良好的高温相稳定性;相对于8YSZ涂层,Yb-GZO涂层的热导率相对较低,在25~1200℃范围内仅相当于8YSZ涂层的80%左右;900℃下Yb-GZO/8YSZ双陶瓷层涂层的燃气热腐蚀速率平均增重速率仅为0.018g/(m~2·h),具有良好的抗热腐蚀能力;热循环失效的结果表明,贯穿性裂纹和层状分层剥落是涂层热循环失效的主要形式,TGO层内应力的增加和张应力松弛释放,以及黏结层附近高温塑性变形的耦合作用是造成热循环过程中热障涂层失效的主要原因。结论 Yb-GZO/8YSZ双陶瓷层热障涂层具有优异的高温服役性能,拥有更广泛的应用前景。 展开更多
关键词 yb-gzo/8ysz双陶瓷层涂层 热循环 热导率 热稳定性 热腐蚀
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航空发动机用双陶瓷热障涂层的残余应力仿真研究
2
作者 王敏 赵伟文 +2 位作者 刘星宇 余宗键 袁建辉 《表面技术》 北大核心 2025年第3期193-201,共9页
目的对YSZ和LaMgAl11O19双陶瓷热障涂层不同预热温度和厚度条件下的残余应力进行仿真研究,指导双陶瓷热障涂层的优化设计。方法用Abaqus有限元软件模拟双陶瓷涂层样件制备以及冷却过程中的径向、轴向和剪切残余应力。通过在25~275℃之... 目的对YSZ和LaMgAl11O19双陶瓷热障涂层不同预热温度和厚度条件下的残余应力进行仿真研究,指导双陶瓷热障涂层的优化设计。方法用Abaqus有限元软件模拟双陶瓷涂层样件制备以及冷却过程中的径向、轴向和剪切残余应力。通过在25~275℃之间每隔50℃选取一个温度点作为样件的预热温度进行仿真,评价不同预热温度下黏结层与双陶瓷层的残余应力值,根据残余应力值确定优化的预热温度为75~125℃。选取100℃预热温度,保持YSZ和LaMgAl11O19双陶瓷层的总厚度为300µm,以50µm为一个区间调整双陶瓷层的厚度比值,研究YSZ和LaMgAl11O19的厚度变化对黏结层和双陶瓷层界面残余应力的影响,确定YSZ和LaMgAl11O19的厚度均为150µm时,获得的残余应力最小。对优化后的陶瓷顶面和不同材料分界面的残余应力进行分析。结果预热温度以及YSZ和LaMgAl11O19的厚度对涂层残余应力有显著影响,预热温度取75℃和125℃之间时,残余应力值普遍较小,其最大值仅为8.2 MPa。预热温度取100℃,YSZ和LaMgAl11O19的厚度均为150µm时的残余应力值普遍较小,其最大值仅为55.2MPa,出现在黏结层和基体材料的界面上。结论预热温度对样件边缘位置的残余应力具有明显的影响,最大残余应力出现在优化的双陶瓷热障涂层基体和黏结层的界面处,从而降低了陶瓷层剥落的风险。 展开更多
关键词 双陶瓷层 热障涂层 ysz LaMgAl11O19 残余应力 仿真
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热喷涂纳米结构La_2Zr_2O_7(LZ)/8YSZ双陶瓷热障涂层 被引量：15
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作者 王铀 王亮 +3 位作者 刘赛月 刘勇 王超会 邹志伟 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期16-24,共9页
为了满足发动机以及涡轮机越来越高的性能要求,双陶瓷热障涂层逐渐取代单陶瓷层的8YSZ涂层,成为可以长期使用温度高于1 200℃的新型陶瓷涂层。采用等离子喷涂方法制备了La2Zr2O7(LZ)/8YSZ双陶瓷热障涂层,并同时制备了微米结构和纳米结... 为了满足发动机以及涡轮机越来越高的性能要求,双陶瓷热障涂层逐渐取代单陶瓷层的8YSZ涂层,成为可以长期使用温度高于1 200℃的新型陶瓷涂层。采用等离子喷涂方法制备了La2Zr2O7(LZ)/8YSZ双陶瓷热障涂层,并同时制备了微米结构和纳米结构的单层8YSZ陶瓷涂层作为对比。通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了粉体喂料和涂层的组织结构。采用对偶拉伸试验法、水淬方法和日本工业标准等研究了涂层的结合强度、隔热效果、热震行为以及高温抗氧化行为。结果表明,与单层的8YSZ陶瓷层相比,双陶瓷型n-LZ/8YSZ涂层的隔热效果提高了35%,热震次数增加了一倍,热氧化失效时间延长了100多小时,具有较佳的隔热效果、抗热震性能以及抗高温氧化性能。 展开更多
关键词 热喷涂 纳米结构 LZ/8ysz双陶瓷层 热障涂层
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LZO/8YSZ双陶瓷热障涂层CMAS的腐蚀性能 被引量：11
4
作者 杨乐馨 李文生 +1 位作者 安国升 张义 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期91-100,共10页
为探究La2Zr2O7(LZO)涂层服役于CMAS环境中其微观结构、力学性能的变化及封阻渗透的原因,采用大气等离子制备了以Al2O3为基体的LZO/8YSZ双陶瓷热障涂层(TBCs),并辅以8YSZ单陶瓷TBCs作对比。利用XRD、SEM和EDS研究了8YSZ和LZO/8YSZ单双陶... 为探究La2Zr2O7(LZO)涂层服役于CMAS环境中其微观结构、力学性能的变化及封阻渗透的原因,采用大气等离子制备了以Al2O3为基体的LZO/8YSZ双陶瓷热障涂层(TBCs),并辅以8YSZ单陶瓷TBCs作对比。利用XRD、SEM和EDS研究了8YSZ和LZO/8YSZ单双陶瓷TBCs的相结构和微观组织;利用维式硬度计和Image Pro plus软件研究了腐蚀后的涂层硬度及渗透深度。结果表明:1250℃CMAS腐蚀12 h后,LZO/8YSZ双陶瓷TBCs中LZO反应厚度约为57μm;反应层物相以球状ZrO2和棒状Ca2La8(SiO4)6O2为主,并伴有少量Ca Al2Si2O8和Mg Al2O4。而8YSZ单陶瓷TBCs腐蚀深度约为300μm(整个8YSZ层厚),截面变为以球状m-ZrO2为主的疏松结构。腐蚀后8YSZ、LZO反应层硬度均有所增加,但提高的面内刚度未引发反应/未反应层间开裂。LZO陶瓷层作为双陶瓷TBCs牺牲防护层,依靠La同CMAS反应生成致密磷灰石(Ca2La8(SiO4)6O2)的封阻作用,有效减少CMAS渗入,抑制了内部8YSZ的不稳定性。 展开更多
关键词 大气等离子喷涂 LZO/8ysz双陶瓷 热障涂层 CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)腐蚀
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