稀土摻雜Gd_2O_3對YSZ/（Ni,Al）熱障涂層組織與性能的影響

編號：CPJS05802

篇名：稀土摻雜Gd_2O_3對YSZ/（Ni,Al）熱障涂層組織與性能的影響

作者：宋閃光 ;王偉 ;譚世磊 ;王莉莉

關鍵詞： 熱障涂層 電泳沉積 抗高溫氧化 結合強度 氧化釓 稀土摻雜

機構： 上海工程技術大學材料工程學院,上海201620

摘要： 目的提高YSZ/（Ni,Al）復合涂層與基體的結合強度和抗高溫氧化性。方法采用電泳沉積的方法,在Inconel 600高溫合金表面上沉積YSZ/（Ni,Al）復合涂層和摻雜稀土Gd2O3-YSZ/（Ni,Al）（簡稱G-YSZ/（Al,Ni））復合涂層,后進行真空燒結,然后對制備好的熱障復合涂層進行劃痕實驗和等溫循環(huán)氧化實驗。通過對樣品進行等溫循環(huán)氧化實驗,獲取不同氧化時間段的復合涂層樣品,并采用SEM和XRD對復合涂層組織和形貌進行分析。結果在1100℃等溫氧化過程中,未摻雜稀土元素的氧化增重速率為0.0057 mg/mm2,而摻雜釓元素的氧化速率為0.0049 mg/mm2,氧化增重速率比未摻雜稀土YSZ/（Ni,Al）復合涂層的低。G-YSZ/（Ni,Al）熱障復合涂層在等溫氧化過程中顆粒長大較小、裂紋少、表面更加致密。真空燒結后的YSZ/（Al,Ni）復合涂層和G-YSZ/（Al,Ni）復合涂層與基體的結合強度約為4.0 N,氧化100 h后,摻雜稀土的G-YSZ/（Al,Ni）復合涂層結合強度為3.5 N,未摻雜稀土的YSZ/（Al,Ni）復合涂層與基體的結合強度為2.6 N。G-YSZ/（Ni,Al）熱障復合涂層中存在Gd2Zr2O7相和穩(wěn)定的Ni Al2O4相,Gd2Zr2O7相具有良好的穩(wěn)定性以及耐高溫氧化。結論摻雜稀土氧化釓的G-YSZ/（Al,Ni）涂層的抗高溫氧化性能顯著提高。在等溫氧化過程中,摻雜稀土元素的G-YSZ/（Al,Ni）復合涂層,其顆粒趨向于均勻化,裂紋明顯變少,使得涂層更加致密,表面更加平整。等溫氧化100 h后,摻雜了稀土氧化釓的G-YSZ/（Al,Ni）復合涂層基體之間具有更好的結合力,抗剝落性和服役壽命較好。