本文關(guān)鍵詞：CMAS腐蝕對熱障涂層中氧化鋯相穩(wěn)定性的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：熱障涂層廣泛地應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)中,它可以起到保護(hù)耐熱合金部件,提高其在嚴(yán)酷環(huán)境下的工作溫度的作用,是航空發(fā)動機(jī)上的一種關(guān)鍵材料。通常情況下,航空發(fā)動機(jī)內(nèi)燃燒室的工作溫度是在1400℃左右。在該服役溫度范圍內(nèi),氧化鋯陶瓷層很容易發(fā)生四方相氧化鋯到單斜相氧化鋯的相轉(zhuǎn)變。氧化鋯單斜相和四方相之間的轉(zhuǎn)變會伴隨著5%左右的體積轉(zhuǎn)變,使涂層在使用過程中產(chǎn)生巨大的相變應(yīng)力,造成涂層的破壞。本文采用XRD、拉曼光譜、SEM和TEM等微觀結(jié)構(gòu)表征手段,對以電子束物理氣相沉積法在氧化鋁基底制備得到的氧化釔摻雜穩(wěn)定的氧化鋯熱障涂層材料在1250℃、4 h下高溫?zé)Y(jié)和CMAS腐蝕前后的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析。其主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:第一、在實(shí)驗(yàn)室中,人工制備了CMAS粉末并對其進(jìn)行了熱物理性能分析。通過對CMAS粉末的粒度進(jìn)行測試,發(fā)現(xiàn)其粒徑在15μm左右,滿足進(jìn)行熱障涂層CMAS腐蝕試驗(yàn)所需顆粒尺寸要求;對CMAS粉進(jìn)行XRD檢測,結(jié)果表明CMAS粉末主要以非晶態(tài)存在,且經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后的CMAS各成分之間沒有發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)。對CMAS粉末進(jìn)行的DSC檢測顯示CMAS粉末的融化起始溫度是1170℃左右。根據(jù)研究需要,設(shè)計(jì)了如下的試驗(yàn)方案:原始樣品、1250℃下保溫4 h燒結(jié)試驗(yàn)、1250℃下保溫4 h后CMAS腐蝕試驗(yàn)。第二、比較了燒結(jié)和CMAS腐蝕對TBCs陶瓷層中氧化鋯相穩(wěn)定性的影響。主要發(fā)現(xiàn):燒結(jié)樣品中氧化鋯陶瓷層仍然保持原始樣品中所具有的四方相氧化鋯,沒有單斜相的氧化鋯(m-ZrO_2)的產(chǎn)生。而CMAS腐蝕樣品中陶瓷層中除了主要存在四方相氧化鋯外,在其上部區(qū)域的柱狀晶內(nèi)部出現(xiàn)了一些單斜相(m-ZrO_2)。單斜相氧化鋯的分布比較零散,尺寸大概在幾十到一百納米之間。因此,我們認(rèn)為CMAS誘導(dǎo)作用是YSZ發(fā)生相變的主要原因。第三、通過采用TEM對1250℃、保溫4 h下CMAS腐蝕的YSZ陶瓷層進(jìn)行進(jìn)一步的微觀結(jié)構(gòu)表征;并對CMAS誘導(dǎo)下YSZ中單斜相的形成機(jī)理進(jìn)行了研究。我們發(fā)現(xiàn)由于CMAS的催化和誘導(dǎo)作用,陶瓷層中釔元素發(fā)生擴(kuò)散,產(chǎn)生類似“偏聚”現(xiàn)象,使得某些區(qū)域的釔元素含量高,這些區(qū)域氧化鋯和氧化釔發(fā)生反應(yīng),生成Zr_2Y_2O_7相;而另外一些區(qū)域釔元素含量低,導(dǎo)致產(chǎn)生了有害的單斜相氧化鋯。
【關(guān)鍵詞】：熱障涂層(TBCs) CMAS腐蝕 相變
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 熱障涂層簡介10-15
• 1.2.1 熱障涂層技術(shù)發(fā)展歷程10-11
• 1.2.2 熱障涂層的結(jié)構(gòu)與材料11-12
• 1.2.3 熱障涂層的制備工藝12-15
• 1.3 YSZ熱障涂層的研究現(xiàn)狀15-21
• 1.3.1 熱障涂層的失效15-17
• 1.3.2 熱障涂層的相變研究17-21
• 1.4 選題依據(jù)及研究內(nèi)容21-23
• 第2章 CMAS粉末制備、腐蝕實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)23-32
• 2.1 引言23
• 2.2 CMAS粉末的實(shí)驗(yàn)室制備方法23-26
• 2.2.1 本文所用CMAS粉末組分設(shè)計(jì)23-24
• 2.2.2 CMAS粉末制備24-26
• 2.3 熱障涂層的制備及CMAS腐蝕試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)26
• 2.4 表征手段26-28
• 2.5 TEM截面樣品的制備28-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第3章 燒結(jié)和CMAS腐蝕下EB-PVD YSZ熱障涂層相穩(wěn)定性的比較32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析32-40
• 3.2.1 CMAS粉末熱物理性能測試32-34
• 3.2.2 原始樣品、高溫?zé)Y(jié)和CMAS腐蝕樣品的XRD分析34-36
• 3.2.3 原始樣品、高溫?zé)Y(jié)和CMAS腐蝕樣品的拉曼分析36-38
• 3.2.4 CMAS腐蝕前后樣品的SEM分析38-39
• 3.2.5 燒結(jié)前后樣品的SEM分析39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第4章 CMAS腐蝕誘導(dǎo)下單斜相氧化鋯的形成機(jī)理分析41-50
• 4.1 引言41-42
• 4.2 結(jié)果分析42-47
• 4.2.1 YSZ中一些代表性區(qū)域的TEM形貌分析42-43
• 4.2.2 氧化鋯中各相的高分辨和電子衍射分析43-46
• 4.2.3 新相Zr_2Y_2O_7的鑒定46-47
• 4.3 討論47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第5章 總結(jié)與展望50-52
• 5.1 工作總結(jié)50-51
• 5.2 工作展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 致謝56-57
• 個(gè)人簡介、攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文57

【相似文獻(xiàn)】

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1 王利強(qiáng) ,閻殿然 ,何繼寧 ,宋向陽;熱障涂層研究狀況及進(jìn)展[J];新技術(shù)新工藝;2002年03期

2 謝冬柏,王福會;熱障涂層研究的歷史與現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報(bào);2002年03期

3 劉志;周洪;;熱障涂層研究進(jìn)展[J];河海大學(xué)常州分校學(xué)報(bào);2006年03期

4 李美Y，

本文編號：293289