ZrO₂–YO_1.5–TaO_2.5系列涂层制备及其性能表征

【作者】 景乐乐； 杨丽； 张帆； 周益春；

【机构】 湘潭大学材料科学与工程学院； 西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院；

【摘要】 随着航空发动机的更新换代,要求其高温部件的承温承载能力不断提高。热障涂层材料是保证高效燃气轮机与航空发动机稳定工作最重要的材料之一,当前使用的热障涂层材料主要为氧化钇部分稳定氧化锆,但由于其受高温稳定性、隔热性能等的局限性,已经无法满足当前发动机工作温度的需求。稀土钽酸盐作为一种新的铁弹体陶瓷热障涂层材料已经引起广大学者的关注,对该材料的涂层制备研究亟需开展。本研究通过电子束气相沉积（EB-PVD）和等离子喷涂（APS）制备工艺成功制备出第四代Zr O₂–YO_1.5–TaO_2.5热障涂层。通过XRD、SEM、EDS分别对两种工艺所制备得到的Zr O₂–YO_1.5–TaO_2.5热障涂层进行相结构以及微观组织的对比表征。XRD结果表明:APS工艺制备纯钽酸钇（YTa O4）涂层未退火前为Y₃TaO₇相成分,经过1100℃退火后得到M相YTa O4。APS工艺制备68%ZrO₂–16%YO_1.5–16%TaO_2.5（摩尔比）成分涂层相结构为T相Zr O₂。EB-PVD工艺制备68%Zr O₂–16%YO_1.5–16%TaO_2.5（摩尔比）成分涂层相结构为T相Zr O₂。所得结论,通过两种制备工艺可以成功制备预期成分涂层及其相结构。SEM结果表明,两种工艺制备所得样品微观组织结构存在明显区别,APS制备涂层微观组织结构为鳞片状,致密度高,且存在气孔和微裂纹。EB-PVD制备涂层为柱状晶结构,并有明显成分分层现象。通过数据模拟分析得到蒸汽压对涂层成分分层的影响规律。为EB-PVD制备工艺提供参考。更多还原