CMAS組分改變對EBPVD-熱障涂層微觀組織結構的影響.pdf

1、熱障涂層可以顯著降低合金表面溫度，提高發(fā)動機熱效率，因此成為當代先進航空發(fā)動機的關鍵防護材料。然而，航空發(fā)動機在服役過程中，總是不可避免地攝入空氣中攜帶的沙塵，火山灰等鈣鎂鋁硅顆粒(CMAS)，導致熱障涂層CMAS腐蝕失效。而且，隨著發(fā)動機推重比的提高，燃氣進口端溫度不斷升高，熱障涂層鈣鎂鋁硅(CMAS)腐蝕引起失效已成為制約熱障涂層安全應用在航空發(fā)動機上的嚴重問題。如何獲得對熱障涂層CMAS腐蝕失效機理的充分理解是防止熱障涂層CMAS

2、腐蝕失效的關鍵。由于CMAS的組分隨著地理環(huán)境的變化有較大范圍的波動，不同組分的CMAS對熱障涂層的破壞機理的之間的關系尚未得到充分的研究。因此本文采用SEM、XRD、拉曼光譜、EDS、TEM等微觀表征手段對不同成分的CMAS腐蝕引起EBPVD-TBCs樣品的微結構變化進行了系統(tǒng)的研究。主要研究內容如下：
　　第一、實驗室人工制備了CMAS并對其進行分析測試。所制備的CMAS粒度連續(xù)的分布在0.2-45μm之間；XRD分析顯示CM

3、AS主要呈非晶態(tài)存在，并且CMAS的各種成分之間在熔融過程中沒有發(fā)生明顯的化學反應；CMAS的熔化溫度隨著CaO的增多呈逐漸升高的趨勢。
　　第二、深入研究了溫度為1250℃不同時間33CaO-9MgO-13Al2O3-45SiO2對TBCs陶瓷層和界面腐蝕的微結構特征。主要發(fā)現(xiàn)了兩種CMAS在陶瓷層中滲透的模式：從柱狀晶間隙滲透和從腐蝕產生的新的通道滲透。CMAS腐蝕對TBCs陶瓷層與基底界面處的破壞行為得到了詳細的表征和分析。

4、界面處鈣長石（CaAl2Si2O8）和尖晶石（MgAl2O4）的發(fā)現(xiàn)證明了腐蝕過程中界面處發(fā)生了化學反應。鈣長石（CaAl2Si2O8）和尖晶石（MgAl2O4）的形成所產生的生長應力和熱應力導致陶瓷層和氧化鋁基底界面容易出現(xiàn)裂紋。
　　第三、對不同成分的CMAS腐蝕對TBC所造成的影響進行一系列的對比分析。隨著CMAS組分改變以及腐蝕溫度的改變，TBCs的微觀組織結構具有不同的演變規(guī)律。當Si含量較多時，陶瓷層中會有ZrSiO4