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CMAS环境下电子束物理气相沉积热障涂层的热循环行为及失效机制
  • ISSN号:1000-3851
  • 期刊名称:《复合材料学报》
  • 时间:0
  • 分类:TB332[一般工业技术—材料科学与工程] V254[一般工业技术—材料科学与工程;航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100191, [2]中航工业沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司,沈阳110043
  • 相关基金:国家自然科学基金(50771009, 51071013); 国家重点基础研究发展计划(2010CB631200)
中文摘要:

航空发动机涡轮叶片工作时表面经常产生CaO-MgO-Al2O3-SiO2(简称CMAS)等沉积物。本文中研究了电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备ZrO2热障涂层(TBCs)在CMAS环境下的热循环行为及失效机制。结果表明, 在1200℃热冲击条件下, 表面涂覆CMAS的热障涂层的热循环寿命低于100次, 而未涂覆CMAS的涂层寿命达到500次以上, CMAS 的存在加速了热障涂层的剥落失效。在1200℃经过210次循环后, ZrO2陶瓷层与CMAS之间形成了约8 μm厚的互反应区, 其形成主要与CMAS中Ca^2+内扩散有关。CMAS环境下热障涂层陶瓷层产生大量横向裂纹, 涂层的失效主要以陶瓷层片状剥落为主。

英文摘要:

CaO-MgO-Al2O3-SiO2 (CMAS in short) deposits are often generated on the surface of in-service aircraft engine blades. In this paper, the thermal cycling behavior and associated failure mechanism of EB-PVD zirconia-based thermal barrier coatings (TBCs) with CMAS deposits were investigated. The results show that the thermal cycling life of TBCs with CMAS deposits at 1200℃ is less than 100 cycles, whereas the life of TBCs without CMAS is more than 500 cycles. CMAS deposits accelerate the spallation failure of TBCs. After 210 thermal cycles at 1200℃, about 8 μm interaction layer is formed between CMAS and zirconia ceramic layer, which is mainly due to the inward diffusion of Ca^2+ from the CMAS deposits. A large number of transverse cracks are generated in the ceramic layer of TBCs with CMAS deposits. The failure of TBCs occurs mainly by chipping spallation of the ceramic layer.

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期刊信息
  • 《复合材料学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:工业和信息化部
  • 主办单位:北京航空航天大学 中国复合材料学会
  • 主编:益小苏
  • 地址:北京海淀区学院路37号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:
  • 电话:010-82316907
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3851
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1801/TB
  • 邮发代号:80-413
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 被引量:17731