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高温环境下等离子喷涂56YSZ涂层CMAS腐蚀机制分析
1
作者
胡延浩
范习之
+2 位作者
黄文质
赵凯睿
毛卫国
《表面技术》
北大核心
2025年第12期61-71,共11页
目的阐明56%(质量分数)氧化钇稳定氧化锆(56YSZ)涂层1350℃条件下CMAS(钙镁铝硅酸盐)腐蚀行为,分析腐蚀产物及其演变规律,揭示等离子喷涂56YSZ涂层高温CMAS腐蚀机理。方法利用大气等离子喷涂方法制备56YSZ涂层,在1350℃条件下对表面涂敷...
目的阐明56%(质量分数)氧化钇稳定氧化锆(56YSZ)涂层1350℃条件下CMAS(钙镁铝硅酸盐)腐蚀行为,分析腐蚀产物及其演变规律,揭示等离子喷涂56YSZ涂层高温CMAS腐蚀机理。方法利用大气等离子喷涂方法制备56YSZ涂层,在1350℃条件下对表面涂敷CMAS(33Ca O-9Mg O-13Al O1.5-45SiO_(2))的56YSZ涂层进行CMAS腐蚀试验。结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS),表征经1350℃腐蚀不同时间后涂层物相结构与微观形貌,以分析1350℃条件下56YSZ涂层CMAS腐蚀行为。结果在1350℃高温环境下,涂层CMAS腐蚀速率随时间延长呈明显的下降趋势,8 h后涂层CMAS腐蚀速率最低(0.50μm/h),且经过50 h腐蚀后CMAS腐蚀深度由(150.9±11.0)μm增至(172.5±18.3)μm。在腐蚀初期,CMAS熔体快速渗透,与涂层反应生成了磷灰石相;然而,随着CMAS熔体中Si^(4+)/Al^(3+)比值逐渐降低,熔体与涂层反应生成了石榴石相,且c-ZrO_(2)包裹磷灰石相与石榴石相形成了致密的保护层;最终涂层腐蚀区反应产物主要为c-ZrO_(2)、磷灰石相及石榴石相。结论56YSZ涂层在1350℃条件下展现出优异的抗CMAS腐蚀性能,腐蚀反应生成的磷灰石相、石榴石相以及c-ZrO_(2)共同组成了致密保护层,有效阻滞了CMAS熔体的腐蚀渗透,并快速消耗CMAS熔体活性元素,在56YSZ涂层抗腐蚀过程中起到了积极作用。
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关键词
高氧化钇稳定氧化锆
CMAS腐蚀
热障涂层
腐蚀机理
热渗透
大气等离子喷涂
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职称材料
题名
高温环境下等离子喷涂56YSZ涂层CMAS腐蚀机制分析
1
作者
胡延浩
范习之
黄文质
赵凯睿
毛卫国
机构
长沙理工
大学
国防科技大学空天科学学院新型陶瓷纤维及复合材料重点研究室
大连理工
大学
材料
科学
与工程
学院
出处
《表面技术》
北大核心
2025年第12期61-71,共11页
基金
国家自然科学基金(52371087)
湖南省自然科学基金(2025JJ20043)。
文摘
目的阐明56%(质量分数)氧化钇稳定氧化锆(56YSZ)涂层1350℃条件下CMAS(钙镁铝硅酸盐)腐蚀行为,分析腐蚀产物及其演变规律,揭示等离子喷涂56YSZ涂层高温CMAS腐蚀机理。方法利用大气等离子喷涂方法制备56YSZ涂层,在1350℃条件下对表面涂敷CMAS(33Ca O-9Mg O-13Al O1.5-45SiO_(2))的56YSZ涂层进行CMAS腐蚀试验。结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS),表征经1350℃腐蚀不同时间后涂层物相结构与微观形貌,以分析1350℃条件下56YSZ涂层CMAS腐蚀行为。结果在1350℃高温环境下,涂层CMAS腐蚀速率随时间延长呈明显的下降趋势,8 h后涂层CMAS腐蚀速率最低(0.50μm/h),且经过50 h腐蚀后CMAS腐蚀深度由(150.9±11.0)μm增至(172.5±18.3)μm。在腐蚀初期,CMAS熔体快速渗透,与涂层反应生成了磷灰石相;然而,随着CMAS熔体中Si^(4+)/Al^(3+)比值逐渐降低,熔体与涂层反应生成了石榴石相,且c-ZrO_(2)包裹磷灰石相与石榴石相形成了致密的保护层;最终涂层腐蚀区反应产物主要为c-ZrO_(2)、磷灰石相及石榴石相。结论56YSZ涂层在1350℃条件下展现出优异的抗CMAS腐蚀性能,腐蚀反应生成的磷灰石相、石榴石相以及c-ZrO_(2)共同组成了致密保护层,有效阻滞了CMAS熔体的腐蚀渗透,并快速消耗CMAS熔体活性元素,在56YSZ涂层抗腐蚀过程中起到了积极作用。
关键词
高氧化钇稳定氧化锆
CMAS腐蚀
热障涂层
腐蚀机理
热渗透
大气等离子喷涂
Keywords
high yttria stabilized zirconia
CMAS corrosion
thermal barrier coating
corrosion mechanism
thermal penetration
atmospheric plasma spraying
分类号
TG174.4 [金属学及工艺—金属表面处理]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高温环境下等离子喷涂56YSZ涂层CMAS腐蚀机制分析
胡延浩
范习之
黄文质
赵凯睿
毛卫国
《表面技术》
北大核心
2025
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