YSZ–Ti3SiC2热障涂层及其高温自愈合机制

摘要

采用Ti3SiC2作为新型自愈合剂,利用大气等离子喷涂将混合均匀的YSZ-Ti3SiC2粉体制备成厚涂层。为观测高温下涂层氧化及裂纹的自愈合行为,通过外加载荷的方式在涂层表面预制裂纹,并将样品置于1050℃空气气氛中进行等温热处理。通过分析涂层制备、热处理前后的物相和形貌演变发现:涂层中的部分Ti3SiC2在喷涂后分解为TiC与SiO2,热处理后涂层表面形成外层为TiO2,内层为TiO2和SiO2混合物的双层结构。在自愈合过程中,裂纹内的愈合剂氧化生成SiO2与TiO2,随着扩散控制的氧化反应不断进行,氧化物逐渐积累并填补裂纹。此外,在SiO2与TiO2生成的同时引起的体积膨胀使裂纹周围产生一定的压应力,强化了愈合效果,最终完全愈合裂纹。