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热障涂层TGO层的残余应力分析
  • ISSN号:1002-185X
  • 期刊名称:《稀有金属材料与工程》
  • 时间:0
  • 分类:TG146[金属学及工艺—金属材料;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]天津大学材料科学与工程学院天津市现代连接技术重点实验室,天津300072, [2]天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室,天津300072, [3]中国民航大学理学院,天津300300
  • 相关基金:Foundation item: Project (50575220) supported by the National Natural Science Foundation of China;Project supported by State Key Laboratory of Engines,China
中文摘要:

在传统的热障涂层(TBCs)制备工艺的基础上,在制备热障涂层陶瓷层前,采用超音速微粒轰击技术(SFPB)改变粘结层的表面状态。采用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和微区Cr3+荧光光谱研究粘结层的表面结构及其1000°C时的高温氧化相变。粘结层表面位错密度大幅度增加,形成了大量的原子扩散通道;在高温氧化初期,粘结层中Al原子扩散速度的增快保证了优先形成一层稳定的α-Al2O3相;在高温氧化瞬态阶段,大量Cr3+通过SFPB产生的扩散通道,形成过渡相(Al0.9Cr0.1)2O3,该过渡相间接促进了γ→θ→α相变。在高温氧化初期,热障涂层TGO中的残余应力先急剧增大然后减小;与高温氧化26h的0.93GPa相比,高温氧化310h的残余应力降低至0.63GPa。在热障涂层的TGO层中获得了单一、连续、致密的具有抗高温氧化能力的主相α-Al2O3,这利于进一步延长其使用寿命。

英文摘要:

This work was attempted to modify the current technology for thermal barrier coatings(TBCs) by adding an additional step of surface modification,namely,supersonic fine particles bombarding(SFPB) process,on bond coat before applying the topcoat.After isothermal oxidation at 1000 °C for different time,the surface state of the bond coat and its phase transformation were investigated using X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM) equipped with energy-dispersive X-ray spectrometry(EDS),transmission electron microscopy(TEM) and Cr3+ luminescence spectroscopy.The dislocation density significantly increases after SFPB process,which can generate a large number of diffusion channels in the area of the surface of the bond coat.At the initial stage of isothermal oxidation,the diffusion velocity of Al in the bond coat significantly increases,leading to the formation of a layer of stable α-Al2O3 phase.A great number of Cr3+ positive ions can diffuse via diffusion channels during the transient state of isothermal oxidation,which can lead to the presence of(Al0.9Cr0.1)2O3 phase and accelerate the γ→θ→α phase transformation.Cr3+ luminescence spectroscopy measurement shows that the residual stress increases at the initial stage of isothermal oxidation and then decreases.The residual stress after isothermal oxidation for 310 h reduces to 0.63 GPa compared with 0.93 GPa after isothermal oxidation for 26 h.In order to prolong the lifespan of TBCs,a layer of continuous,dense and pure α-Al2O3 with high oxidation resistance at the interface between topcoat and bond coat can be obtained due to additional SFPB process.

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期刊信息
  • 《稀有金属材料与工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国有色金属学会 中国材料研究学会 西北有色金属研究院
  • 主编:张平祥
  • 地址:西安市51号信箱
  • 邮编:710016
  • 邮箱:RMME@c-nin.com
  • 电话:029-86231117
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-185X
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1154/TG
  • 邮发代号:52-172
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,中国优秀期刊一等奖,中国有色金属工业优秀期刊1等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24715