陶瓷层与界面孔隙率对热障涂层寿命及其失效机制的影响

来源期刊：复合材料学报2016年第8期

论文作者：廖红星 宋鹏 周会会 王逸群 季强 陆建生

文章页码：1785 - 1793

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;

摘    要：以NiCoCrAlY作为粘结层、8wt%Y2O3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。