管恒荣
,
李美姮
,
孙晓峰
,
张重远
,
胡望宇
,
宫声凯
,
金涛
,
赵乃仁
,
胡壮麒
金属学报
评述了热障涂层发展的现状,研究了电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层的恒温氧化和循环氧化行为.结果表明:热障涂层1000℃氧化稳定后,基本遵循抛物线氧化规律.循环氧化过程中,微裂纹优先沿陶瓷层柱状晶界形成,并逐渐沿横向及纵向扩展.热障涂层热循环过程中产生的热应力、氧化物长大应力等引起金属氧化物(TGO)/粘结层分界面多处开裂,最终导致热障涂层失效于TGO中或TGO/粘结层的分界面.
关键词:
高温合金
,
null
,
null
,
null
管恒荣
,
李美姮
,
孙晓峰
,
张重远
,
胡望宇
,
宫声凯
,
金涛
,
赵乃仁
,
胡壮麒
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2002.11.003
评述了热障涂层发展的现状,研究了电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层的恒温氧化和循环氧化行为.结果表明:热障涂层1000℃氧化稳定后,基本遵循抛物线氧化规律.循环氧化过程中,微裂纹优先沿陶瓷层柱状晶界形成,并逐渐沿横向及纵向扩展.热障涂层热循环过程中产生的热应力、氧化物长大应力等引起金属氧化物(TGO)/粘结层分界面多处开裂,最终导致热障涂层失效于TGO中或TGO/粘结层的分界面.
关键词:
高温合金
,
热障涂层
,
氧化
,
失效
李美姮
,
孙晓峰
,
宫声凯
,
张重远
,
管恒荣
,
胡望宇
,
胡壮麒
中国腐蚀与防护学报
doi:10.3969/j.issn.1005-4537.2002.02.011
采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上沉积NiCrAlY粘结层,电子束物理气相沉积方法(EB-PVD)沉积陶瓷层(7 mass%Y2O3-ZrO2).用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等研究了EB-PVD热障涂层热循环过程中的相变,同时观察了样品的形貌变化.结果表明,EB-PVD方法沉积的陶瓷层,其柱状晶粒簇拥成团,表面比较致密,然而晶粒簇间存在间隙,允许柱状晶横向伸缩,使基体能在相对大的范围内自由膨胀.经高温氧化后,陶瓷层表面变得疏松,柱状晶粒簇间距增大,随着热循环的继续进行,相邻较大的间隙互相连接而形成微裂纹,并逐渐横向及纵向扩展.循环氧化比恒温氧化更易于产生显微裂纹.1050℃热循环过程中,ZrO2正方相的c/a轴比值逐渐增加,Y2O3含量逐渐减少,非平衡正方相逐渐分解成平衡正方相和立方相.循环300次后,观察到少量从平衡正方相转变而来的单斜相.
关键词:
电子束物理气相沉积
,
热障涂层
,
显微裂纹
,
相变
李美姮
,
孙晓峰
,
张重远
,
胡望宇
,
侯桂臣
,
管恒荣
,
胡壮麒
稀有金属材料与工程
采用磁控溅射方法在Ni基单晶高温合金上沉积NiCrAlY涂层,研究了真空热处理及高温氧化过程中,NiCrAlY涂层/Ni基单晶合金界面显微结构的变化及元素扩散行为.结果表明,原始涂层成分分布比较均匀,各元素分布在涂层/基体界面呈陡然变化.真空热处理时,涂层与基体间发生互扩散,NiCrAlY涂层的显微结构和相结构发生变化:涂层/基体界面区出现互扩散层(内、外扩散层);出现((-Ni3Al 和(-Cr两新相,导致涂层局部区域富Cr.1 000℃氧化200h后,涂层/基体界面区的互扩散层增厚,并且在其下的基体中出现扩散影响层.Ta在涂层中扩散时,置换了部分((-Ni3Al相中的Al,导致((相的晶格常数a0增大.
关键词:
NiCrAlY涂层
,
Ni基单晶高温合金
,
互扩散
,
显微结构
李美桓
,
孙晓峰
,
宫声凯
,
张重远
,
管恒荣
,
胡望宇
,
胡壮麒
中国腐蚀与防护学报
采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上沉积NiCrAlY 粘结层，电子束物理气相沉积方法(EB-PVD)沉积陶瓷层(7 mass%Y2O3-ZrO2).用X-射 线 衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等研究了EB-PVD热障涂层热循环过程中的相变，同时观察了样品 的形貌变化.结果表明，EB-PVD方法沉积的陶瓷层，其柱状晶粒簇拥成团，表面比较致密， 然而晶粒簇间存在间隙，允许柱状晶横向伸缩，使基体能在相对大的范围内自由膨胀.经高 温氧化后，陶瓷层表面变得疏松，柱状晶粒簇间距增大，随着热循环的继续进行，相邻较大 的间隙互相连接而形成微裂纹，并逐渐横向及纵向扩展.循环氧化比恒温氧化更易于产生显 微裂纹.1050℃热循环过程中，ZrO2正方相的c/a轴比值逐渐增加，Y2O3含量逐渐减 少，非平衡正方相逐渐分解成平衡正方相和立方相.循环300次后，观察到少量从平衡正方 相转变而来的单斜相.
关键词:
电子束物理气相沉积
,
therma l barrier coating (TBC)
,
microcrack
,
phase transformati
李美姮
,
张重远
,
孙晓峰
,
宫声凯
,
胡望宇
,
管恒荣
,
胡壮麒
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2002.08.006
采用电子束物理气相沉积方法(EB-PVD)在NiCrAlY粘结层上沉积Y2O3部分稳定的ZrO2陶瓷层.对样品进行了1050℃的热循环实验.结果表明,沉积态陶瓷层表面比较致密,其柱状晶粒簇拥成团,晶粒簇间存在间隙.随着热循环不断进行,陶瓷层表面变得疏松,晶粒簇间距增大,相邻较大的间隙互相连接成微裂纹,并逐渐横向及纵向扩展.1050℃循环200次,粘结层氧化物是均匀连续的一薄层,主要由Al2O3组成;循环300次后,出现了NiO、尖晶石等氧化物.根据显微结构观察和EDS、XRD分析结果,提出了EB-PVD热障涂层热循环的失效机理.
关键词:
电子束物理气相沉积
,
热障涂层
,
热循环
,
失效机理
李美姮
,
孙晓峰
,
张重远
,
宫声凯
,
胡望宇
,
管恒荣
,
胡壮麒
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2002.01.015
采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上沉积Ni-30Cr-12Al-0.3Y(质量分数,%)粘结层,采用电子束物理气相沉积方法(EB-PVD)沉积7%Y2O3(质量分数)-ZrO2陶瓷顶层.结果表明,在热循环过程中,非平衡相t′-ZrO2中的Y2O3含量逐渐减少,t′-ZrO2相逐渐分解成平衡相t-ZrO2(冷却时会转变成单斜相)和立方相ZrO2.1050℃循环200次,粘结层氧化物(Al2O3)厚度约为3 μm,表明Ni-Cr-Al-Y适宜作粘结层.继续热循环,陶瓷层中出现单斜相,粘结层中Al贫化,氧化层中出现NiO及尖晶石等,引起应力集中,导致涂层失效.
关键词:
热障涂层
,
粘结层氧化
,
相变
,
热循环
李美姮
,
张重远
,
孙晓峰
,
胡望宇
,
宫声凯
,
管恒荣
,
胡壮麒
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2002.09.018
采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)在Ni-Cr-Al-Y粘结层上沉积Y2O3部分稳定的ZrO2陶瓷层(YSZ),进行了900,1000,1100℃的恒温氧化和1050℃的循环氧化实验,用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对样品进行观察分析结果表明:恒温氧化最初20 h,1100℃的增重比900℃和1000℃的都要小.热循环过程中产生的热应力和氧化物生长应力等导致粘结层氧化物(TGO)/NiCrAlY粘结层界面开裂,引起EB-PVD热障涂层失效.
关键词:
ZrO2陶瓷层
,
Ni-Cr-Al-Y粘结层
,
电子束物理气相沉积
,
热障涂层
,
高温氧化
张重远
,
李美妲
,
孙晓峰
,
胡望宇
,
管恒荣
机械工程材料
doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2001.09.003
采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上制备了晶粒平均尺寸小于100nm的Ni-30Cr-12Al-0.3Y微晶涂层,并对基体和涂层在1050℃下的抗循环氧化行为进行了研究.结果表明:基体经过2次循环后,氧化膜即出现剥落,基体表面形成的氧化物主要是NiO和Cr2O3,保护性能不及Al2O3;而微晶涂层在循环氧化过程中形成A123保护膜,经过100次循环后Al2O3氧化膜仍完好无损.真空热处理提高了涂层氧化膜形成的均匀性.
关键词:
磁控溅射
,
微晶涂层
,
循环氧化
张重远
,
李美姮
,
孙晓峰
,
宫声凯
,
管恒荣
,
胡壮麒
中国腐蚀与防护学报
doi:10.3969/j.issn.1005-4537.2002.02.012
在Ni基单晶高温合金基体上,采用磁控溅射沉积Ni30Cr12Al0.3Y粘结层,电子束物理气相沉积(EB-PVD)氧化锆陶瓷面层,制备了热障涂层.粘结层的晶粒尺寸小于100 nm,为纳米结构,具有优异的抗氧化性能;陶瓷面层为柱状结构,有较好的应变允许度.XRD分析表明,沉积态的陶瓷层存在大量的非平衡正方相(t′),还有少量的立方相(c)和单斜相(m),t′相在冷却时不会转变为m,对陶瓷的高温稳定性有重要的作用.在1050℃下,对单晶合金基体和热障涂层进行了循环氧化实验.结果表明,单晶合金经过几次循环后氧化膜发生剥落,100次循环氧化后,表面氧化物主要由NiO和少量的Al2O3以及由于Kirkendell效应造成的孔洞组成; 而热障涂层经过100次循环后,表面没有剥落,但有微裂纹出现,粘结层与陶瓷层之间的热氧化产物(TGO)为Al2O3.300次循环氧化后,TGO与粘结层之间有裂纹产生.
关键词:
热障涂层
,
循环氧化
