热障涂层tgo生长机制与涂层失效机制的研究

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1、河北工业大学硕士学位论文热障涂层TGO生长机制与涂层失效机制的研究摘要本文应用了国际先进的等离子喷涂（APS）设备、国内先进的超音速火焰喷涂设备以及超音速冷气喷射陶瓷颗粒轰击金属过渡层表面工艺制备热障涂层。依据航空标准制定了高温氧化试验与热震试验方案，利用SEM、XRD及EDS等检测手段系统、深入、完善地分析了热障涂层惹生长氧化层TGO的生长过程，明确揭示了TGO的生长机制；同时，细致分析了热障涂层的失效过程，并结合TGO的生长过程与生长机制研究了导致热障涂层失效的影响因素。为更加深入的研究热障涂

2、层实际服役条件下热生长氧化以及涂层的失效现象打下坚实的基础。结果表明：金属过渡层的氧化在界面反应机制与元素扩散机制的双重作用下，生成了具有双层结构的热生长氧化层（TGO）。氧化初期受界面反应机制控制，迅速生成了由Al2O3、NiO、尖晶石类氧化物构成的混合氧化物层；而在氧化后期，以界面元素扩散为主导机制下，Al元素缓慢扩散到界面处氧化生成单一的Al2O3层，同时在金属过渡层表面以下形成了一层极薄的贫Al带。超音速火焰喷涂以及超音速冷气喷射陶瓷颗粒轰击金属过渡层表面工艺的应用有效改善了热障涂层金属过

3、渡层的表面形貌，抑制了氧化过程中有害氧化物的产生，减少了原始形态与实际应用过程中缺陷的产生，有利于提高热障涂层的使用寿命。在热障涂层由微裂纹的产生长大，到扩展贯通，再到剥离脱落的整个失效过程中，界面缺陷、界面元素的扩散、Al2O3的相变收缩产生的孔洞以及硬脆相尖晶石类氧化物在应力作用下导致的微裂纹，在热障涂层实际应用的环境中都将成为导致涂层最终失效的影响因素。关键词：热障涂层，等离子喷涂，超音速火焰喷涂，惹生长氧化层，生长机制，失效机制i热障涂层TGO生长机制与涂层失效机制的研究RESEARCHO

4、NTHERMALBARRIERCOATINGSTGOGROWTHMECHANISMANDCOATINGSFAILUREMECHANISMABSTRACTThisarticledescribessomeasinternationaladvancedAirplasmaspray(APS)facility，internalpioneeredHighVelocityOxy—fuelfacilityandSSPBforpreparingthermalBarriercoatings．SEM，XRDandEDS

5、testproceduresystemareadoptedbasedontheprotocolofhigh—temperatureoxidationtestandheatcirculatesexperimentsbyaeronauticalstandardSOastoanalyzegrowthprocessofThermalBarriercoatingsfailuremechanismdeeplyandperfectly．ThisdefinitelyindicatesTGOgrowthmechan

6、ism．Atmeantime，ThermalBarriercoatingsfailureprocessisanalyzedparticularlywiththecombinationofeffectivefactorsforwhichTGOgrowthprocessandmechanismresearchleadtoThermalBarriercoatingsfailure．Thisputsteadybasisfordeeplyinvestigatingthermalgrownoxideandco

7、atingsfailureunderfactualservicedconditionsofThermalbarriercoatings．Thermalgrownoxidecomposedofdoubledeckstructureisdevelopedwithbondcoatingoxideunderdoublefunctionofinterfacereactionmechanismandelementdiffusionmechanism．Oxidationinitialstageiscontrol

8、ledbyinterfacereactiontoformblendoxidewhichisconstitutedofA1203、NiOandSpineloxide．However，atpost—oxidationstage，A1slowlydiffusesbyinterfaceoxidationtoformsingleA1203coatingsandapaper—thinpoorALbandcomeintobeingunderthebondcoNNing．．Itimprovedap