| 题名 | YAG/8YSZ双陶瓷热障涂层体系高温氧化和CMAS腐蚀性能研究 |
| 作者 | 张义 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 李文生 |
| 关键词 | 热障涂层 等温氧化 YAG CMAS TGO |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 热障涂层（Thermal Barrier Coatings,TBCs）被应用于燃气轮机高温热端部件,使基体合金可在更高温度范围服役。TBCs服役寿命及抗高温氧化、CMAS腐蚀等性能是衡量TBCs功能的重要指标。新型TBCs材料钇铝石榴石(Y3Al5O12,YAG)具有高的相稳定性与隔氧性、低的热导率及对CMAS的良好抗性,因其较低的热膨胀系数设计了YAG/8YSZ双陶瓷层TBCs结构。采用爆炸喷涂（D-GUN）制备粘结层（NiCoCrAlY）,大气等离子喷涂（APS）制备YAG和8YSZ陶瓷层。利用SEM和XRD分析涂层氧化、腐蚀及热震前后截面与表面特征,比较研究了大气环境中8YSZ单陶瓷和YAG/8YSZ双陶瓷TBCs体系的抗高温氧化性能、抗CMAS腐蚀性能及CMAS与YAG之间的反应性,最后采用热震实验表征了2种涂层体系的循环寿命。高温氧化失效是TBCs失效的主要模式之一。本文对比研究了8YSZ单陶瓷和YAG/8YSZ双陶瓷TBCs体系在1100℃等温氧化不同时间后的氧化增重动力学、YAG陶瓷层微观结构与物相及热生长氧化物（Thermally Grown Oxide,TGO）生长过程和生长动力学。结果表明,YAG陶瓷层在1100℃等温氧化300 h后无明显相结构转变,孔隙率稍有降低;YAG/8YSZ双陶瓷层体系较8YSZ单陶瓷层体系氧化增重速率降低1.7倍,TGO生长速率降低1.4倍,粘结层β-NiAl相消耗速度及岛状氧化物生长速度更低,表现出更好的抗高温氧化性能。CMAS腐蚀已成为航空发动机叶片表层热障涂层（TBCs）失效的重要因素之一。将YAG/CMAS混合粉（质量比1:1）和表面涂覆有CMAS粉的2种TBCs在1250℃分别保温12 h和1 h、4 h及12 h,研究了YAG粉末与CMAS之间的反应情况及2种TBCs的CMAS腐蚀过程和腐蚀机理。结果表明:充分接触的YAG和CMAS粉在1250℃下仅在YAG粉末颗粒边缘位置发生反应,YAG表现出良好的CMAS抗性和高温稳定性;8YSZ单陶瓷TBCs腐蚀1 h后,陶瓷层与CMAS发生剧烈反应,Y离子的浸出引发8YSZ四方相向单斜相转变,12 h后CMAS完全渗入8YSZ陶瓷层;而YAG/8YSZ双陶瓷TBCs腐蚀过程中,CMAS未渗透YAG面层陶瓷层,保护底层陶瓷层8YSZ未被侵蚀损害,同时YAG陶瓷层内部结构保持完整,仅在CMAS/YAG界面发生反应生成了针状和块状的高熔点惰性磷灰石相,其密封在涂层孔隙及裂纹中封阻了CMAS的渗入,提高了YAG/8YSZ双陶瓷TBCs体系的抗CMAS腐蚀性能。最后,在模拟TBCs实际服役工况的基础上,采用热震实验表征了两种涂层体系的循环寿命。结果表明,YAG/8YSZ双陶瓷TBCs体系热震次数是8YSZ单层体系的41%。YAG/8YSZ双陶瓷体系界面多,层间热膨胀系数相差较大等因素致使其表现出抗较差的抗热震性能。综上所述,这种YAG/8YSZ双陶瓷TBCs体系结构高温下表现出来良好的稳定性及氧化和CMAS腐蚀抗性,为YAG/8YSZ双陶瓷TBCs的应用提供了理论和实验参考。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 77 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94986]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张义. YAG/8YSZ双陶瓷热障涂层体系高温氧化和CMAS腐蚀性能研究[D]. 2019. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论