AZ91D表面Ni-P/Al YSZ复合热障涂层的热震失效研究

摘要

目的研究带有Ni-P/Al复合中间层的AZ91D镁合金表面氧化钇稳定氧化锆热障涂层(YSZ TBCs),在400℃水淬热震实验中的失效行为。方法通过化学镀和等离子喷涂(APS)技术,在Mg合金表面制备带有Ni-P和Ni-P/Al中间层的NiCrAlY/YSZTBCs。于400℃水淬热震试验中进行涂层样品的失效行为及机理研究。利用X-射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)及扫描电镜(SEM)等,分析带有Ni-P、Ni-P/Al中间层的YSZ TBCs的物相组成和热震失效前后的显微组织。结果带有Ni-P中间层的YSZ TBCs在平均热冲击循环61次后,涂层表面积的60%发生剥落;带有Ni-P/Al复合中间层的YSZTBCs在平均热冲击循环91次后,整片涂层从基体上剥落分离。微观形貌结果表明,在水淬过程中,水介质进入异种金属界面处,化学性质活泼的Mg合金基体和金属Al均发生电偶腐蚀且前者更甚。在400℃加热-水淬过程中,NiCrAlY粘结层和Mg合金基体由于热膨胀系数不同,层间的热应力不断积累并作用于中间层。在腐蚀应力和热应力共同作用下,Ni-P层和Al层发生断裂,涂层剥离失效。结论 Ni-P/Al复合中间层能有效提高镁合金基体抗氧化能力和抗腐蚀能力,且涂层内热应力明显减小,整个涂层表现出更好的热稳定性,热震寿命有所提高。