廖红星
,
宋鹏
,
周会会
,
王逸群
,
季强
,
陆建生
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151201.001
以 NiCoCrAlY作为粘结层、8wt%Y2 O3稳定的ZrO2(8YSZ)为陶瓷层，利用等离子喷涂(PS)技术制备2种在陶瓷层及陶瓷层/粘结层界面处具有不同孔隙率的热障涂层(TBCs)，研究 TBCs 的热循环寿命差异，分析不同孔隙率TBCs的失效机制。结合有限元模拟计算了TBCs应力分布，分析了高孔隙率 TBCs 中重复平行裂纹形成的原因及2种TBCs剥落的失效模式。利用光学显微镜(OM)、SEM和 EDX分析TBCs的断面微观结构及元素分布。结果显示：高孔隙率TBCs比致密TBCs的寿命增加了1倍。高孔隙率 TBCs 在陶瓷层及界面处存在更多的孔隙和微裂纹，释放了TBCs中积累的应变能，同时氧化铝层中出现的重复平行裂纹能进一步减小了陶瓷层与粘结层之间的应力，进而延长了高孔隙率TBCs的寿命。为制备长寿命TBCs奠定结构设计基础。
关键词:
孔隙率
,
热障涂层
,
平行裂纹
,
热循环寿命
,
应力计算
,
失效模式
周会会
,
宋鹏
,
廖红星
,
臧俊杰
,
黄太红
,
陆建生
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.07.014
热障涂层(TBCs)具有良好的隔热性能,是燃气轮机高温部件的关键材料,在高温服役过程中,涂层脱落会导致部件工作失效,因此为获得长寿命热障涂层,涂层的脱落失效机理是急需深入研究的问题.综述了热应力、α-Al2O3生长、外应力、热生长氧化层(TGO)起伏及孔隙率等缺陷对涂层应力发展的影响,探讨了微裂纹的产生、扩展及脱落的失效过程,最后展望了研究热障涂层失效及提高涂层寿命的努力方向和前景.
关键词:
热障涂层
,
失效因素
,
应力
王逸群
,
宋鹏
,
季强
,
廖红星
,
陆建生
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.000379
分别利用真空等离子沉积和超音速火焰喷涂技术制备含有Y和含Y氧化物的NiCoCrAl涂层,用差热分析和光学及电子显微镜研究两种涂层在Ar-16.7%O2,Ar-3.3%H2O和Ar-0.2%H2-0.9%H2O气氛中1100℃时的氧化动力学和断面微观结构,通过第一性原理计算对比在不同气氛中含Y氧化物对涂层氧化的影响机理.结果表明:对于NiCoCrAl+Y涂层,Y倾向于向界面扩散并在界面富集导致Al2O3膜生成更多有利于内氧化的孔洞,水蒸气更会对内氧化产生促进作用.而对于NiCoCrAl+Y(O)涂层,由于Y在涂层制备过程中被氧钉扎,导致NiCoCrAl+Y(O)涂层在上述气氛中生成了平直而均匀的Al2O3层,不同气氛对其氧化行为影响较小.上述研究进一步揭示NiCoCrAl涂层中活性元素Y的存在状态和氧化气氛中的水蒸气对氧化铝组织结构和生长速率有重要影响.
关键词:
含钇氧化物
,
水蒸气
,
NiCoCrAl涂层
,
热障涂层
,
内氧化
季强
,
宋鹏
,
王逸群
,
廖红星
,
陆建生
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.04.015
高温服役过程中热障涂层的MCrAlY粘结层形成致密的氧化铝层,从而提高了涂层和基体的抗氧化性能。利用等离子喷涂制备的热障涂层,其粘结层中的 Co 与 Ni 的含量和界面微观结构是影响氧化的重要因素。通过在Ni基高温合金基体上利用低压等离子喷涂(LPPS)分别制备粘结层为 CoNiCrAlY和 NiCoCrAlY的热障涂层进行高温循环氧化实验,比较研究了这两种热障涂层在1050℃下的循环氧化寿命和失效特征。研究表明粘结层表面形貌对氧化物的生长具有重要影响,其中CoNiCrAlY粘结层更易在TGO 层中形成尖晶石氧化物,最终无法形成连续的Al2 O3层,导致涂层失效,而NiCoCrAlY粘结层表现出不同的失效方式。同时,粘结层和基体中Ni、Co等元素在氧化过程中存在强烈的互扩散,Co与 Ni 含量对两种涂层 BC/基体界面处宏观空洞的生长产生了不同影响。
关键词:
热障涂层
,
CoNiCrAlY
,
NiCoCrAlY
,
热循环
,
扩散
,
寿命
