CMAS組分改變對(duì)EBPVD-熱障涂層微觀組織結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、熱障涂層可以顯著降低合金表面溫度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，因此成為當(dāng)代先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵防護(hù)材料。然而，航空發(fā)動(dòng)機(jī)在服役過(guò)程中，總是不可避免地?cái)z入空氣中攜帶的沙塵，火山灰等鈣鎂鋁硅顆粒(CMAS)，導(dǎo)致熱障涂層CMAS腐蝕失效。而且，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的提高，燃?xì)膺M(jìn)口端溫度不斷升高，熱障涂層鈣鎂鋁硅(CMAS)腐蝕引起失效已成為制約熱障涂層安全應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的嚴(yán)重問(wèn)題。如何獲得對(duì)熱障涂層CMAS腐蝕失效機(jī)理的充分理解是防止熱障涂層CMAS

2、腐蝕失效的關(guān)鍵。由于CMAS的組分隨著地理環(huán)境的變化有較大范圍的波動(dòng)，不同組分的CMAS對(duì)熱障涂層的破壞機(jī)理的之間的關(guān)系尚未得到充分的研究。因此本文采用SEM、XRD、拉曼光譜、EDS、TEM等微觀表征手段對(duì)不同成分的CMAS腐蝕引起EBPVD-TBCs樣品的微結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　第一、實(shí)驗(yàn)室人工制備了CMAS并對(duì)其進(jìn)行分析測(cè)試。所制備的CMAS粒度連續(xù)的分布在0.2-45μm之間；XRD分析顯示CM

3、AS主要呈非晶態(tài)存在，并且CMAS的各種成分之間在熔融過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)；CMAS的熔化溫度隨著CaO的增多呈逐漸升高的趨勢(shì)。
　　第二、深入研究了溫度為1250℃不同時(shí)間33CaO-9MgO-13Al2O3-45SiO2對(duì)TBCs陶瓷層和界面腐蝕的微結(jié)構(gòu)特征。主要發(fā)現(xiàn)了兩種CMAS在陶瓷層中滲透的模式：從柱狀晶間隙滲透和從腐蝕產(chǎn)生的新的通道滲透。CMAS腐蝕對(duì)TBCs陶瓷層與基底界面處的破壞行為得到了詳細(xì)的表征和分析。

4、界面處鈣長(zhǎng)石（CaAl2Si2O8）和尖晶石（MgAl2O4）的發(fā)現(xiàn)證明了腐蝕過(guò)程中界面處發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。鈣長(zhǎng)石（CaAl2Si2O8）和尖晶石（MgAl2O4）的形成所產(chǎn)生的生長(zhǎng)應(yīng)力和熱應(yīng)力導(dǎo)致陶瓷層和氧化鋁基底界面容易出現(xiàn)裂紋。
　　第三、對(duì)不同成分的CMAS腐蝕對(duì)TBC所造成的影響進(jìn)行一系列的對(duì)比分析。隨著CMAS組分改變以及腐蝕溫度的改變，TBCs的微觀組織結(jié)構(gòu)具有不同的演變規(guī)律。當(dāng)Si含量較多時(shí)，陶瓷層中會(huì)有ZrSiO4