R2Zr2O7型稀土鋯酸鹽熱障涂層的組織結構及CMAS腐蝕行為.pdf

1、稀土鋯酸鹽具有比傳統(tǒng)熱障涂層材料YSZ(6–8wt.％Y2O3穩(wěn)定的ZrO2)更低的熱導率、更優(yōu)異的抗燒結性能和相穩(wěn)定性,被普遍認為是下一代熱障涂層的候選材料。本文采用固相反應法制備了Sm2Zr2O7、Sm4/3Yb2/3Zr2O7和La1.6Eu0.4Zr2O7陶瓷粉末,用噴霧干燥法進行了造粒。采用等離子噴涂制備了YSZ、Sm2Zr2O7、Sm4/3Yb2/3Zr2O7和La1.6Eu0.4Zr2O7四種無基底涂層;以NiCoCrAl

2、Y為黏結層,在GH99高溫合金基板上制備了YSZ涂層和Sm2Zr2O7/YSZ、Sm4/3Yb2/3Zr2O7/YSZ、La1.6Eu0.4Zr2O7/YSZ雙陶瓷涂層。通過XRD、SEM和EDS研究了涂層的組織結構及CMAS腐蝕行為,采用加熱–淬水法測試了YSZ涂層和雙陶瓷涂層的抗熱震性能。
　　采用固相反應法制備的Sm2Zr2O7和La1.6Eu0.4Zr2O7陶瓷粉末為燒綠石相,而Sm4/3Yb2/3Zr2O7為缺陷型螢石相

3、加少量燒綠石相。
　　噴霧干燥造粒后,以等離子噴涂的方法制備了稀土鋯酸鹽涂層。通過能譜分析發(fā)現(xiàn),稀土鋯酸鹽中有部分稀土氧化物在等離子噴涂過程中揮發(fā)掉了, Sm2Zr2O7中揮發(fā)程度最嚴重, Sm4/3Yb2/3Zr2O7中揮發(fā)程度最輕;隨著噴涂功率的增大,稀土氧化物揮發(fā)加劇。XRD結果表明,噴涂功率和基體會影響稀土鋯酸鹽涂層的物相。其中以40kW噴涂的帶基體的Sm4/3Yb2/3Zr2O7涂層為缺陷型螢石相,而Sm2Zr2O7和L

4、a1.6Eu0.4Zr2O7涂層除缺陷型螢石相外還有少量四方ZrO2。
　　用無基底涂層研究了涂層的CMAS腐蝕行為。結果發(fā)現(xiàn),稀土鋯酸鹽涂層與CMAS熔體接觸后能迅速生成一個由磷灰石相和瑩石相組成的致密封阻層,阻止了CMAS熔體的滲透。稀土元素離子半徑越小,則相應的稀土鋯酸鹽與CMAS反應的速率越快,涂層抵御CMAS熔體滲透的能力越強。
　　用加熱-淬水法測試了涂層在1250℃的抗熱震性能。試驗結果表明Sm4/3Yb2/3