等离子喷涂工艺参数对GdPO_(4)热障涂层组织结构和结合强度的影响

摘要

随着航空发动机涡轮进口温度提升,目前最广泛使用的Y_(2)O_(3)部分稳定ZrO_(2)(YSZ)热障涂层(TBCs)已难以满足需求,亟须发展新一代超高温TBCs。GdPO_(4)是一种极具应用前景的TBCs材料。本工作采用等离子喷涂方法制备GdPO_(4)/YSZ双陶瓷层结构TBCs,研究喷涂工艺参数特别是喷涂功率对GdPO_(4)陶瓷涂层相组成、表面形貌、微观结构以及结合强度的影响。结果表明:等离子喷涂GdPO_(4)过程中会有元素P损耗,得到的涂层除了GdPO_(4)外,还有一些Gd_(3)PO_(7)相;随着喷涂功率降低,Gd_(3)PO_(7)相含量减少;GdPO_(4)陶瓷涂层的主体结构由充分熔融的喷涂粒子堆垛构成,其中镶嵌有未熔化粒子构成的微区;随着喷涂功率降低,未熔化微区增多,涂层厚度降低;GdPO_(4)/YSZ TBCs的结合强度随喷涂功率降低而减小,主要是由于未熔化微区增多降低了涂层的内聚力;因此,低喷涂功率不利于涂层的结合强度。