等离子喷涂双相复合结构顶层热障涂层的研究

张东博¹，于越¹，赵中昱^1,2，田忠原^1,3

1. 华北电力大学能源动力与机械工程学院2. 河钢集团钢研总院3. 国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心

摘 要：热障涂层（TBCs）是燃气轮机等设备的高温部件上不可缺少的防护技术。La₂Zr₂O₇是最具潜力的顶层材料,但其韧性差等问题限制了其应用。本研究采用双相复合陶瓷技术对La₂Zr₂O₇进行改性,以LaPO₄与La₂Zr₂O₇的双相复合材料为热障涂层顶层材料。采用机械混合和喷雾造粒技术制备双相陶瓷材料,利用等离子喷涂的方法制备双相陶瓷顶层。通过热循环和冲蚀实验检测双相复合涂层的性能。利用X射线衍射仪（XRD）检测涂层的相结构,利用扫描电镜（SEM）检测涂层的表面和剖面形貌。结果表明,双相复合结构涂层表面微细裂纹增多,粗大裂纹减少,裂纹会产生曲折和分叉。LaPO₄的加入提高了双相陶瓷材料的韧性和断裂强度,和单相La₂Zr₂O₇涂层相比,双相陶瓷涂层在冲蚀过程中失重较少。

关键词：热障涂层（TBCs）;双相复合陶瓷顶层;热循环;微裂纹;韧性;