-pvd热障涂层对ic10合金高温持久性能的影响

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1、第27卷第3期航空材料学报VOl.27，NO.32007年6月JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSJune2007EB-PVD热障涂层对IC10合金高温持久性能的影响吴小梅，何利民，李建平，贺世美（北京航空材料研究院，北京100095）摘要：采用电弧离子镀技术在IC10合金基体上制备NiCrAlYSi粘结层，采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术在粘结层上制备YSZ陶瓷面层，研究TBCS涂层对IC10合金高温持久性能的影响。结果表明，IC10合金沉积TBCS涂层后，980C高温持久寿命高于IC10合金，持久塑性略高于基体合金，IC

2、10合金沉积TBCS涂层后，对高温持久性能无不良影响，满足使用要求。关键词：IC10合金；YSZ热障涂层；高温持久性能；EB-PVD；NiCrAlYSi粘结层中图分类号：TG174.4文献标识码：A文章编号：1005-5053（2007）03-0038-04随着航空发动机向高推重比方向发展，涡轮进口温度不断提高，即使采用先进的气膜冷却技术，叶1试验方法［1］片材料也难以满足高推重比的要求。解决这一问题主要有以下两种途径：一是研制可用于更高使1.1材料及试样制备用温度的新型高温合金或新一代高温合金单晶叶片试样所使用的基体材料为金属间化合物IC10，材料；二是采

3、用热障涂层技术，不仅使叶片在工作环北京航空材料研究院自制，将定向凝固的IC10合金境中具有优良的抗氧化耐腐蚀性能，而且可以大幅试棒加工成尺寸为!5mmX25mm的台阶圆柱形高降低叶片表面温度（100~200C），使现有高温合金温持久试样。热障涂层的粘结层为NiCrAlYSi金属［1，2］材料用于更高推重比航空发动机成为可能。包覆型涂层，其厚度大约为30!m，采用电弧离子镀IC10合金作为我国最先进的在研定向凝固高温合技术进行制备。NiCrAlYSi粘结层沉积前，将试样在金，具有良好的抗氧化耐腐蚀性能及铸造性能突出超声清洗池中进行超声震荡，然后用酒精清洗，完毕

4、［3］的特点，拟用于航空发动机的导向叶片，要求沉后，将试样吹干，放在真空干燥箱内进行干燥。沉积积热障涂层进行隔热防护。热障涂层是由涂覆于基粘结层以后，对试样进行真空扩散处理。体上的粘结层和陶瓷面层组成的涂层体系，热障涂EB-PVD蒸发沉积所用的陶瓷层材料为ZrO2-层的使用可以延长发动机使用寿命和提高发动机效（7~9wt%）Y2O3块状靶材，厚度大约为100!m。率，由于热障涂层与基体合金性能相差很大，必须采1.2实验方法取合适的制备工艺，使热障涂层在起到隔热和延寿在A1000真空电弧镀设备上采用离子电弧镀的同时不影响基体合金的力学性能。EB-PVD热障的方

5、法在试样上沉积NiCrAlYSi涂层，随后将带涂涂层开放式的柱状晶结构、与金属较好的结合力及层试样进行真空扩散处理，采用具有两把功率为更小的表面粗糙度，是制备热障涂层的最佳工艺技15kW电子枪的EB-PVD设备沉积7~9wt%Y2O3部［2］术。本试验采用EB-PVD工艺制备热障涂层，研分稳定的ZrO2靶材（YSZ）。在EB-PVD沉积陶瓷究了沉积热障涂层的IC10合金在980C下的高温层的过程中，采用E型电子枪所产生的高温电子束持久性能及断口形貌和组织变化，为带有热障涂层流将YSZ进行蒸发，使其沉积在试样上，在蒸镀的的IC10合金在航空发动机上的实际应用提

6、供依据。同时都用功率为10kW的直枪对试样进行不间断的加热，并保持试样的表面温度不变。将试样表面沉积了TBCS的试样按《HB5150一收稿日期：2006-00-00；修订日期：2006-00-0096金属高温拉伸持久试验方法》规定进行高温持久作者简介：吴小梅（1971—），女，硕士，工程师。试验。试验条件：980C，200MPa。利用环境扫描电第3期EB-pVD热障涂层对ICI0合金高温持久性能的影响39镜（SEM，FEI-ouanta600）和能谱分析仪（EDS，Ox-TBCs涂层试样980C/200Mpa高温持久试验结果。fordINCAx-sight6

7、427）进行断面的微观结构观察和从图I可以看出，ICI0合金沉积TBCs涂层后，延长成分分析。以上试验均以同炉次ICI0合金试样施了基体的高温持久寿命，ICI0合金的持久断裂寿命加涂层与未施加涂层进行对比试验，确定TBCs涂为43.4h，沉积TBCs涂层后的持久寿命为47.68h，层对ICI0基体合金高温持久性能的影响。高温持久寿命较基体合金提高了9.7%。ICI0合金的持久断裂延伸率为48.88%，沉积TBCs涂层后的2试验结果及讨论持久断裂延伸率为50.8%，上升3.9%，与基体相当，这说明TBCs对ICI0合金的高温持久性能没有!"#$高温持久性能不良

8、影响，并对ICI0合金的持久寿命和持久断裂塑图I为I