纳米及传统微米级热障涂层热循环过程中的组织演变研究

周莉¹，白宇¹，唐健江²，韩志海²

1. 西安航空发动机(集团)有限公司2. 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室

摘 要：本文以超音速等离子喷涂方法沉积NiCoCrAlY金属粘结层,以普通大气等离子喷涂沉积纳米及微米级YSZ两种陶瓷表层,并对涂层进行热循环实验,对比研究不同结构热障涂层在热循环条件下的组织演变规律。结果表明:由于纳米团聚粉体的不充分熔化导致纳米涂层中存在较多的微裂纹和孔隙,微米、及纳米涂层的孔隙率分别为10%及15%,载荷300g下的显微硬度分别为776.1及606.9。两种结构的热障涂层在热循环过程中均出现了网状裂纹,但随着热循环次数的增加,这些微裂纹不断连接扩展,裂纹宽度不断增加,并且与纳米涂层相比,微米涂层裂纹的扩展和拓宽速度相对较快。纳米涂层由于孔隙率较高,热生长氧化物(TGO)生长速度较快,TGO的快速生长导致陶瓷层/金属粘接层界面的应力增大,使得横向裂纹(平行于陶瓷层/金属粘接层界面)萌生及扩展并引起涂层的剥落失效。

关键词：热障涂层;TGO;热循环;组织演变;