等离子喷涂-物理气相沉积Si/莫来石/Yb₂SiO₅环境障涂层

张小锋^1,2，周克崧^1,2，刘敏²，邓春明²，牛少鹏²，许世鸣²

1. 华南理工大学材料科学与工程学院2. 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室

摘 要：采用等离子喷涂–物理气相沉积技术（PS-PVD）在SiC/SiC复合材料表面依次制备了Si（底层）、3Al₂O₃-2SiO₂（中间层）、Yb₂SiO₅（面层）环境障涂层（EBC）。利用扫描电子显微镜（SEM）观察分析EBC涂层表面与界面的微观形貌,X射线衍射仪对喷涂过程中易非晶化的莫来石涂层进行物相分析,研究了喷涂粉末与高温等离子体的相互作用并探讨了EBC涂层的沉积机制。结果表明:通过PS-PVD技术可制备出低孔隙率、高致密界面的EBC涂层。通过观察EBC涂层表面,Si涂层表面无裂纹,而莫来石和Yb₂SiO₅涂层表面均发现有微裂纹,其中莫来石涂层表面的裂纹尺度大于Yb₂SiO₅涂层。三层结构的致密EBC涂层以液相沉积为主,同时伴随有气、固沉积。在Yb₂SiO₅涂层沉积过程中,液相沉积导致涂层为致密的层状结构,蒸发后气相在等离子焰流中及基体表面发生均匀形核和非均匀形核导致涂层中出现大量的纳米晶粒,而微熔粒子和溅射粒子则形成涂层中亚微米、微米晶粒。

关键词：等离子喷涂–物理气相沉积;环境障涂层;硅酸镱;