真空預氧化處理對熱障涂層靜態氧化行為的影響

杜 仲， 王全勝， 柳彥博， 李云凱

(北京理工大學 材料學院,北京 100081)

真空預氧化處理對熱障涂層靜態氧化行為的影響

杜 仲， 王全勝， 柳彥博， 李云凱

(北京理工大學 材料學院,北京 100081)

利用超音速火焰噴涂技術在DZ40M合金表面制備了NiCoCrA lY粘結層,采用等離子噴涂技術在粘結層表面制備了陶瓷面層,并對整體熱障涂層進行了真空預氧化處理。通過高溫靜態氧化實驗研究了真空預氧化對熱障涂層的氧化行為的影響。結果表明：真空預處理可在MCrAlY粘結層和陶瓷面層的界面處形成連續、致密的α-Al2O3層；在1050℃下氧化800h后,噴涂態涂層TGO中除α-Al2O3外,還生成了大量尖晶石氧化物,而預氧化涂層TGO則以α-Al2O3為主；預氧化處理有效抑制了涂層在高溫氧化過程中尖晶石氧化物的形成,從而降低了整體氧化膜的生長速率。

熱障涂層；真空預處理；高溫氧化；熱生長氧化物

熱障涂層(Thermal barrier coatings,TBCs)是一種在航空發動機、燃氣輪機高溫部件中得到廣泛應用的涂層系統,可以提供隔熱、抗氧化、耐腐蝕等功能,具有提高熱機效率、延長使用壽命等作用。典型的熱障涂層一般為雙層結構,由金屬粘結底層和陶瓷面層組成,金屬粘結層成分一般為MCrAlY(M為Ni,Co,或NiCo),主要起耐腐蝕、抗氧化以及熱膨脹匹配等作用［1］,陶瓷層常選用氧化釔部分穩定氧化鋯(YSZ),其主要作用為隔熱［2］。目前通常認為, TBCs服役過程中粘結層高溫氧化形成的氧化膜(Thermally groxn oxide,TGO)是引起TBCs失效的關鍵因素［3,4］,由于α-Al2O3具有較低的生長速率和高的黏附強度,因此被認為是最理想的TGO結構。……