力学载荷条件下 EB-PVD 热障涂层损伤行为研究

目的研究力学载荷条件下EB-PVD热障涂层的损伤行为。方法采用电子束物理气相沉积工艺(EB-PVD)制备热障涂层(TBCs),利用SEM和体式显微镜对力学性能试验后带涂层试样的断口特征、裂纹形貌和金相组织进行观察,分析热障涂层在拉伸、持久和旋转弯曲疲劳等典型力学载荷条件下的损伤行为。结果在室温拉伸条件下,陶瓷层内先出现垂直于应力轴、沿柱状晶簇扩展的平行环状周向微裂纹,随着拉伸塑变量的增加,局部区域裂纹贯穿粘结层并进入合金基体;900℃高温拉伸条件下裂纹也产生于陶瓷层,但裂纹均钝化于粘结层与陶瓷层的界面,并穿透粘结层。在持久条件下,试样在弹性变形阶段涂层即发生开裂,随后沿着陶瓷层柱状晶簇间扩展,但未扩展至粘结层;在高温高周疲劳条件下,裂纹首先出现在粘结层,随后向基体逐渐扩展,扩展深度较浅,而基体疲劳裂纹在粘结层裂纹末端萌生并倾斜滑移扩展。结论提高粘结层韧性、减少粘结层中裂纹萌生和向基体扩展,是热障涂层材料和工艺优化的有效途径。     

Gd2O3-NiO 共掺对钇稳定氧化锆材料热物理性能的影响

目的研究Gd_2O_3-NiO共掺对钇稳定氧化锆材料热物理性能的影响。方法采用高温固相反应法制得Gd_2O_3-NiO共掺YSZ陶瓷材料。分别利用XRD、扫描电镜观察、激光导热仪、傅立叶红外光谱仪对陶瓷材料的晶体结构、微观结构、热扩散系数及红外透过率进行表征,并对其热导率进行分析。结果 Gd_2O_3-NiO共掺YSZ后,陶瓷材料单斜相含量减少,室温至1300℃的热导率相比YSZ降低,在2.5~5μm波长范围内红外透过率降低。结论 Gd_2O_3-NiO共掺对YSZ陶瓷材料热导率的影响机理为掺杂Gd_2O_3和NiO导致YSZ中单斜相(M)、四方相(T)和立方相(C)含量发生变化,同时YSZ晶格发生畸变。对YSZ辐射传热的影响机理为通过在YSZ中掺杂过渡金属元素Ni使陶瓷材料吸收特定波长的光,进而有效地降低在2.5~5μm短波长的红外透过率,降低其高温下的红外辐射传热。