复杂型面热障涂层界面结合研究

1144766066 · 发表于 2022-4-10 13:19:04

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航空发动机涡轮叶片具有复杂的型面，在不同弧面叶片合金表面热障涂层通常表现出不同的服役寿命。开展不同弧面合金基体表面热障涂层的界面结合研究，对于提高叶片涂层服役寿命和明确涂层的失效机理，具有重要的科学研究意义和工程背景。本文采用电子束物理气相沉积方法（EB-PVD）在平板基体和弧面基体上制备了具有NiCoCrAlY粘结层和8wt.%Y2O3–ZrO2陶瓷层的双层结构热障涂层。采用微观分析手段结合无损检测法（交流阻抗谱法和硬度压痕法）对比研究了制备在平板基体和弧面基体上热障涂层在热循环过程中微观结构和界面结合强度的演变规律。研究了在1050℃热循环条件下平板基体和弧面基体热障涂层试样的微观结构与交流阻抗谱变化规律。结果表明，在热循环测试条件下，弧面试样的热生长氧化层（TGO）生长速度更快，通过将交流阻抗谱测试结果等效为三容抗并联电路表明，不同热循环时间后弧面试样的TGO所对应的电阻值均高于平板试样；与此同时，在弧面试样陶瓷层中萌生了更多的微观裂纹，相应的在等效电路中体现为不同热循环时间后弧面试样的晶粒电阻和晶界电阻高于平板试样。采用洛氏和维氏硬度压痕法研究了在1050℃热循环条件下平板基体和弧面基体热障涂层试样界面结合强度变化规律。表面洛氏压痕试验结果表明，平板试样与弧面试样的压痕开裂面积均随热循环时间的增加而增大，但弧面试样表面的开裂面积大于平板试样；界面维氏硬度压痕试验结果表明，平板试样与弧面试样的涂层裂纹长度均随着热循环时间的增加而增加，但弧面试样涂层中的裂纹长度大于平板试样。综合以上研究结果表明：硬度压痕法和交流阻抗谱法结合，可用于定性判断复杂型面热障涂层的界面结合。

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