单晶高温合金热障涂层的循环氧化行为

中国腐蚀与防护学报

2002, Vol. 22

Issue (2): 111-114

研究报告

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单晶高温合金热障涂层的循环氧化行为

张重远;李美恒;孙晓峰

中科院金属所

CYCLIC OXIDATION BEHAVIOR OF THERMAL BARRIERCOATINGS ON SINGLE CRYSTAL SUPERALLOYS

Zhongyuan Zhang;Meiheng Li;Xiaofeng Sun

中科院金属所

全文: PDF(218 KB)

摘要: 在Ni基单晶高温合金基体上，采用磁控溅射沉积Ni30Cr12Al0.3Y粘结层，电子束物理气相沉积(EB-PVD)氧化锆陶瓷面层，制备了热障涂层.粘结层的晶粒尺寸小于100 nm，为纳米结构，具有优异的抗氧化性能；陶瓷面层为柱状结构，有较好的应变允许度.XRD分析表明，沉积态的陶瓷层存在大量的非平衡正方相(t′),还有少量的立方相(c)和单斜相(m)，t′相在冷却时不会转变为m，对陶瓷的高温稳定性有重要的作用.在1050℃下，对单晶合金基体和热障涂层进行了循环氧化实验.结果表明，单晶合金经过几次循环后氧化膜发生剥落， 100次循环氧化后，表面氧化物主要由NiO和少量的Al2O3以及由于Kirkendell效应造成的孔洞组成; 而热障涂层经过100次循环后，表面没有剥落，但有微裂纹出现，粘结层与陶瓷层之间的热氧化产物(TGO)为Al2O3.300次循环氧化后，TGO与粘结层之间有裂纹产生.

关键词 ：热障涂层, 循环氧化

Abstract：The thermal barrier coatings (TBC),which Ni30C r12Al0.3Y bond coating was deposited by magnetron sputtering and ZrO2 ceramic top coating was deposited by electron beam-physical vapor deposition (EB-PVD),wa s produced on Ni-base superalloy.The bond coatings,which the mean grain size was less than 100 nm,were nanostructured coatings,and had good oxidation-resist ance.The ceramic topcoats,which were columnar structure,permitted larger strain in the coatings.The as-deposited ceramic coatings consisted of large quantity no nequilibrium tetragonal (t′),a small amount cubic (c) and monoclinic ( m) phases.The t′ phases,which had important role to the stabilization o f zirconia at high temperature,can not directly transform into m phase during co oli ng.During cyclic oxidation at 1050℃,the scale of the cast alloy had spalled aft er two cycles.After 100 cycles,the surface scale of single-crystal superalloy wa s mainly composed of NiO、Cr2O3,a little Al2O3 and pores by the Kirkenda ll effect.However,the ceramic coatings,which had microcrack,have not spalled and the thermally grown oxide (TGO) was Al2O3.There were some microcrack betwee n TGO and bond coating after 300 cycles.

Key words： thermal barrier coating cyclic oxidation

收稿日期: 2001-12-03

ZTFLH:

TG174.451

通讯作者: 张重远

Corresponding author: Zhongyuan Zhang

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张重远; 李美恒; 孙晓峰 . 单晶高温合金热障涂层的循环氧化行为[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2002, 22(2): 111-114 .
Zhongyuan Zhang, Meiheng Li, Xiaofeng Sun. CYCLIC OXIDATION BEHAVIOR OF THERMAL BARRIERCOATINGS ON SINGLE CRYSTAL SUPERALLOYS. J Chin Soc Corr Pro, 2002, 22(2): 111-114 .

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/ 或 https://www.jcscp.org/CN/Y2002/V22/I2/111

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