稀土摻雜Nd2O3對YSZ/（Ni,Al）復合涂層組織與性能的影響

編號：FTJS06946

篇名：稀土摻雜Nd2O3對YSZ/（Ni,Al）復合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： 抗高溫氧化 結合強度 氧化釹 稀土摻雜 自愈合 熱障涂層

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/（Al,Ni）復合涂層與基體的結合強度和抗高溫氧化性。方法采用電泳沉積方法在Inconel600高溫合金表面沉積YSZ/（Al,Ni）復合涂層和摻雜稀土Nd_2O_3-YSZ/（Al,Ni）（N-YSZ/（Al,Ni））復合涂層,然后進行真空燒結,最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,并通過采用SEM和XRD分別對復合涂層形貌和微觀結構進行分析。結果在1100℃等溫氧化過程中,未摻雜稀土元素復合涂層的氧化增重速率為0.0057 mg/cm^2,而摻雜釹元素的復合涂層的氧化增重速率為0.0046 mg/cm^2,比未摻雜稀土YSZ/（Al,Ni）復合涂層低。N-YSZ/（Al,Ni）熱障復合涂層在等溫氧化過程中顆粒較小,裂紋少,表面更加致密,并且發(fā)生自愈合現(xiàn)象。真空燒結后的YSZ/（Al,Ni）復合涂層和N-YSZ/（Al,Ni）復合涂層與基體的結合強度大約為4.0 N,在經(jīng)過氧化100 h后,摻雜稀土的N-YSZ/（Al,Ni）復合涂層的結合強度為3.26 N,未摻雜稀土釹元素YSZ/（Al,Ni）復合涂層與基體的結合強度為2.6 N。N-YSZ/（Al,Ni）熱障復合涂層中存在Nd_2Zr_2O_7相和穩(wěn)定的NiAl_2O_4相,Nd_2Zr_2O_7相具有良好的穩(wěn)定性以及耐高溫氧化性。結論摻雜稀土氧化釹N-YSZ/（Al,Ni）復合涂層,在1100℃、空氣氛圍下等溫氧化過程中發(fā)生自愈合現(xiàn)象。隨著氧化時間的增加,摻雜稀土元素釹的N-YSZ/（Al,Ni）復合涂層表面的顆粒趨于均勻化,裂紋明顯變少,使得涂層更加致密和平整。摻雜了稀土釹元素的N-YSZ/（Al,Ni）復合涂層與基體之間具有更高的結合強度。在1100℃、空氣氛圍下等溫氧化100 h時,摻雜了稀土釹元素的N-YSZ/（Al,Ni）復合涂層與基體的結合強度明顯大于YSZ/（Al,Ni）復合涂層,提高了N-YSZ/（Al,Ni）復合涂層的抗剝落性和服役壽命。在1100℃、空氣氛圍下等溫氧化過程中,摻雜稀�