等离子喷涂Sc₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂热障涂层组织结构和性能研究

李其连¹，刘怀菲²

1. 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室2. 中南大学粉末冶金国家重点实验室

摘 要：采用化学共沉淀—煅烧法制备了7.1mol%Sc₂O₃¹.5mol%Y₂O₃-ZrO₂（ScYSZ）设计成分复合陶瓷原粉,将该原粉经团聚造粒和高温烧结处理,使粉末流动性及松装密度满足等离子喷涂工艺要求。经大气等离子喷涂制备了超高温热障涂层。采用场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射对粉末组织结构、形貌进行了测试,并进行了涂层组织结构、高温相稳定性、隔热性能、热冲击性能及抗氧化性能进行了测试分析。结果表明所制备的ScYSZ团聚粉末在1200℃烧结处理2h后,粉末呈球形、流动性好,满足等离子喷涂工艺要求。ScYSZ粉末及其涂层室温均呈单一四方结构,1500℃热处理300h后,ScYSZ涂层无单斜相出现,具有非常优秀的高温相稳定性。在900℃¹500℃温度测量范围内,等离子喷涂ScYSZ涂层的热导率为0.93¹.19W/m·K,明显低于目前广泛应用的等离子喷涂Y₂O₃-ZrO₂涂层的热导率（1.2¹.5W/m·K）。Sc₂O₃的加入在提高了热障涂层的高温相稳定性的同时,也显著提高了涂层的隔热性能及抗热冲击性能,Sc₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂很有希望成为1500℃使用的超高温热障涂层材料。

关键词：热障涂层;化学共沉淀;氧化钪氧化钇复合稳定氧化锆;组织结构;相稳定性;热导率;热冲击性能;