LZO/8YSZ双陶瓷热障涂层CMAS的腐蚀性能

摘要

为探究La2Zr2O7(LZO)涂层服役于CMAS环境中其微观结构、力学性能的变化及封阻渗透的原因,采用大气等离子制备了以Al2O3为基体的LZO/8YSZ双陶瓷热障涂层(TBCs),并辅以8YSZ单陶瓷TBCs作对比。利用XRD、SEM和EDS研究了8YSZ和LZO/8YSZ单双陶瓷TBCs的相结构和微观组织;利用维式硬度计和Image Pro plus软件研究了腐蚀后的涂层硬度及渗透深度。结果表明:1250℃CMAS腐蚀12 h后,LZO/8YSZ双陶瓷TBCs中LZO反应厚度约为57μm;反应层物相以球状ZrO2和棒状Ca2La8(SiO4)6O2为主,并伴有少量Ca Al2Si2O8和Mg Al2O4。而8YSZ单陶瓷TBCs腐蚀深度约为300μm(整个8YSZ层厚),截面变为以球状m-ZrO2为主的疏松结构。腐蚀后8YSZ、LZO反应层硬度均有所增加,但提高的面内刚度未引发反应/未反应层间开裂。LZO陶瓷层作为双陶瓷TBCs牺牲防护层,依靠La同CMAS反应生成致密磷灰石(Ca2La8(SiO4)6O2)的封阻作用,有效减少CMAS渗入,抑制了内部8YSZ的不稳定性。