单晶高温合金热障涂层的循环氧化行为

摘要

在Ni基单晶高温合金基体上 ,采用磁控溅射沉积Ni30Cr12Al0 .3Y粘结层 ,电子束物理气相沉积 (EB -PVD)氧化锆陶瓷面层 ,制备了热障涂层 .粘结层的晶粒尺寸小于 10 0nm ,为纳米结构 ,具有优异的抗氧化性能 ;陶瓷面层为柱状结构 ,有较好的应变允许度 .XRD分析表明 ,沉积态的陶瓷层存在大量的非平衡正方相 (t′) ,还有少量的立方相 (c)和单斜相 (m) ,t′相在冷却时不会转变为m ,对陶瓷的高温稳定性有重要的作用 .在 10 5 0℃下 ,对单晶合金基体和热障涂层进行了循环氧化实验 .结果表明 ,单晶合金经过几次循环后氧化膜发生剥落 ,10 0次循环氧化后 ,表面氧化物主要由NiO和少量的Al2 O3 以及由于Kirkendell效应造成的孔洞组成 ;而热障涂层经过 10 0次循环后 ,表面没有剥落 ,但有微裂纹出现 ,粘结层与陶瓷层之间的热氧化产物 (TGO)为Al2 O3 .30 0次循环氧化后 ,TGO与粘结层之间有裂纹产生 .