8YSZ双层热障涂层缺陷演变与微裂纹水浸超声宏观检测

王林¹，丁坤英²，林小娉^1,3，李泽³，郑润国³，杨连威³

1. 东北大学材料科学与工程学院2. 中国民航大学理学院3. 东北大学秦皇岛分校资源与材料学院

摘 要：采用PASCAN-64型水浸超声设备并配合扫描电镜对8wt%Y₂O₃-ZrO₂（8YSZ）双层热障涂层热震过程中内部组织结构演变进行了检测。结果表明,当超声波从垂直陶瓷层方向入射至粘结层反射所获得的回波信号影像主要反映了陶瓷层组织结构演变,从垂直基底方向入射至粘接层/陶瓷层界面处反射所获得的回波信号影像主要反映了热生长氧化物层组织结构演变,从垂直陶瓷层方向透射整个试片所获得的回波信号影像综合反映了整个涂层组织结构演变。当陶瓷层中均匀分布着孔隙率<11%、最大横向尺寸<50μm的孔隙以及热生长氧化物层主要为致密的α-Al₂O₃时,回波信号的幅值dB<0,反映在影像中的信号分布均匀,表明涂层处于良好状态。当陶瓷层中均匀分布着孔隙率>44%、最大横向尺寸>100μm的孔隙以及热生长氧化物层主要为具有稀疏结构且厚度>5.2μm的Cr、Co氧化物时,回波信号的幅值dB>0的区域连接成片,则预示着涂层即将失效或已失效。可见,水浸超声技术能够较准确地反映热障涂层内部组织结构演变,是一种较好的热障涂层内部缺陷的无损检测方法。

关键词：热障涂层;热生长氧化物;结构演变;水浸超声;宏观检测;