ZrO2热障涂层抗热冲击性能研究

摘要

本文总结了 ZrO_2及 ZrO_2+NiAl 二种热障涂层系统在高温、高速等离子体射流中的抗热冲击行为。射流功率为25kW,冷却用压缩空气压力为3×10~5Pa。测量结果显示,涂层经加热3s 后,表面温度可达1000～1100℃,涂层内温度差ΔT(?)700℃。实验结果表明,ZrO_2+NiAl 复合型涂层的抗热冲击性能优于单一的 ZrO_2涂层,其中又以 ZrO_2+9.2wt%Y_2O_3+NiAl 涂层最优;ZrO_2+16.3wt%Y_2O_3+NiAl 其次;ZrO_2+4.6wt%CaO+NiAl 最差。分析指出,涂层的破坏机理主要是由于涂层不断受到热应力的冲击,涂层内裂纹在应变能驱使下逐步扩展,导致涂层的开裂、剥落。金属结合层的引入,可以适当提高陶瓷涂层的应变极限,改变涂层的能量吸收机制,减缓裂纹的生长,明显地提高涂层抗热冲击性能。