[1]牟飛,徐彤,李廣榮,等.燒結(jié)硬化行為對雙陶瓷層熱障涂層服役壽命的影響[J].中國材料進(jìn)展,2023,42(12):993-1000.[doi:10.7502/j.issn.1674-3962.202203011]
MOU Fei,XU Tong,LI Guangrong,et al.Effect of Sintering-Induced Hardening on Life Span of Double Ceramic Layer Thermal Barrier Coatings[J].MATERIALS CHINA,2023,42(12):993-1000.[doi:10.7502/j.issn.1674-3962.202203011]
點(diǎn)擊復(fù)制
燒結(jié)硬化行為對雙陶瓷層熱障涂層服役壽命的影響(
)
中國材料進(jìn)展[ISSN:1674-3962/CN:61-1473/TG]
- 卷:
-
42
- 期數(shù):
-
2023年第12期
- 頁碼:
-
993-1000
- 欄目:
-
- 出版日期:
-
2023-12-31
文章信息/Info
- Title:
-
Effect of Sintering-Induced Hardening on Life Span of Double Ceramic Layer Thermal Barrier Coatings
- 文章編號(hào):
-
1674-3962(2023)12-0993-08
- 作者:
-
牟飛1; 徐彤1; 李廣榮1; 楊冠軍1; 朱昌發(fā)2; 趙鼎2; 王國強(qiáng)2; 王鉞淞3
-
1.西安交通大學(xué) 金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710049
2.中國航天西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，陜西 西安 710065
3.火箭軍裝備部駐西安地區(qū)第二軍事代表室，陜西 西安 710065
- Author(s):
-
MOU Fei1; XU Tong1; LI Guangrong1; YANG Guanjun1; ZHU Changfa2; ZHAO Ding2; WANG Guoqiang2; WANG Yuesong3
-
1.State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
2.Xi’an Aerospace Engine Corporation in CASC, Xi’an 710065, China
3.The Second Military Representative Office of the Rocket Force Equipment Department in Xi’an, Xi’an 710065, China
-
- 關(guān)鍵詞:
-
熱障涂層; Gd2Zr2O7; 燒結(jié); 熱循環(huán)壽命; 結(jié)構(gòu)演變
- Keywords:
-
thermal barrier coatings; Gd2Zr2O7; sintering; thermal cycle life; structural evolution
- 分類號(hào):
-
TG174.4
- DOI:
-
10.7502/j.issn.1674-3962.202203011
- 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:
-
A
- 摘要:
-
鋯酸釓（Gd2Zr2O7，GZO）在其熔點(diǎn)以下具有穩(wěn)定的相結(jié)構(gòu)，并且熱導(dǎo)率較低，是替代氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（yttria-stabilized zirconia, YSZ）成為熱障涂層（thermal barrier coatings, TBCs）的陶瓷層部分的最有潛力的材料之一。但是，較低的斷裂韌性制約著GZO的工程應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)GZO-TBCs的長壽命服役，制備了YSZ+GZO雙陶瓷層TBCs，并通過分析涂層在高溫下的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律來揭示雙陶瓷涂層長壽命服役機(jī)理。結(jié)果表明，相比于單層GZO的TBCs，YSZ+GZO雙陶瓷TBCs的熱循環(huán)壽命提高了12倍。進(jìn)一步研究GZO涂層在熱循環(huán)過程中的失效行為，結(jié)果表明，GZO涂層在熱循環(huán)后未發(fā)生相變，經(jīng)1250和1450 ℃熱暴露100 h后,其表觀孔隙率分別下降了46.0%和59.8%，硬度則分別提高了79.0%和123.8%，且在熱暴露初期變化較快，后期漸漸減緩。觀察發(fā)現(xiàn)，GZO涂層在高溫?zé)岜┞哆^程中層內(nèi)縱向裂紋、層間未結(jié)合區(qū)域和球狀孔隙等微觀缺陷的逐漸愈合，導(dǎo)致涂層致密度提高、逐漸硬化，是引發(fā)涂層失效的主要原因之一。
- Abstract:
-
Gd2Zr2O7(GZO) has a stable phase structure until its melting point and has low thermal conductivity. It is one of the most potential materials to replace yttria-stabilized zirconia（YSZ） as the ceramic layer of thermal barrier coatings(TBCs). However, the low fracture toughness restricts the engineering application of GZO. In order to achieve long life span GZO-TBCs, this study prepared YSZ+GZO double layer TBCs and investigated the influence of sintering-induced hardening on failure mechanism. The results show that the thermal cycle life of YSZ+GZO double layer TBCs is 12 times higher than that of GZO single layer TBCs. GZO coating has no phase transformation after thermal cycle. After 100 hours of heat exposure at 1250 ℃ and 1450 ℃, its apparent porosity decreased by 46.0% and 59.8% respectively, and its hardness increased by 79.0% and 1238%, which changed rapidly in the early stage of heat exposure and gradually slowed down in the later stage. By observing the healing behavior of longitudinal cracks in the layer, unbound areas between layers and spherical pores in high temperature heat exposure, it is found that the micro defects of the coating gradually heal, resulting in the increase of density and gradual hardening of the coating, which is one of the main reasons for the failure of the coating.
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備注/Memo
- 備注/Memo:
-
收稿日期：2022-03-08修回日期：2022-04-27
第一作者：牟飛，男，1995年生，碩士
通訊作者：李廣榮，男，1989年生，副教授，博士生導(dǎo)師，
Email:ligrong@xjtu.edu.cn
更新日期/Last Update:
2023-10-25