熱障涂層TGO生長機制與涂層失效機制的研究.pdf

1、本文應用了國際先進的等離子噴涂（APS）設備、國內先進的超音速火焰噴涂設備以及超音速冷氣噴射陶瓷顆粒轟擊金屬過渡層表面工藝制備熱障涂層。依據航空標準制定了高溫氧化試驗與熱震試驗方案，利用SEM、XRD及EDS等檢測手段系統(tǒng)、深入、完善地分析了熱障涂層惹生長氧化層TGO的生長過程，明確揭示了TGO的生長機制；同時，細致分析了熱障涂層的失效過程，并結合TGO的生長過程與生長機制研究了導致熱障涂層失效的影響因素。為更加深入的研究熱障涂層實際服

2、役條件下熱生長氧化以及涂層的失效現(xiàn)象打下堅實的基礎。結果表明： 金屬過渡層的氧化在界面反應機制與元素擴散機制的雙重作用下，生成了具有雙層結構的熱生長氧化層（TGO）。氧化初期受界面反應機制控制，迅速生成了由Al2O3、NiO、尖晶石類氧化物構成的混合氧化物層；而在氧化后期，以界面元素擴散為主導機制下，Al元素緩慢擴散到界面處氧化生成單一的Al2O3層，同時在金屬過渡層表面以下形成了一層極薄的貧Al帶。 超音速火焰噴涂以及

3、超音速冷氣噴射陶瓷顆粒轟擊金屬過渡層表面工藝的應用有效改善了熱障涂層金屬過渡層的表面形貌，抑制了氧化過程中有害氧化物的產生，減少了原始形態(tài)與實際應用過程中缺陷的產生，有利于提高熱障涂層的使用壽命。 在熱障涂層由微裂紋的產生長大，到擴展貫通，再到剝離脫落的整個失效過程中，界面缺陷、界面元素的擴散、Al2O3的相變收縮產生的孔洞以及硬脆相尖晶石類氧化物在應力作用下導致的微裂紋，在熱障涂層實際應用的環(huán)境中都將成為導致涂層最終失效的影響