中国有色金属学报
中國有色金屬學報
중국유색금속학보
THE CHINESE JOURNAL OF NONFERROUS METALS
2015年
6期
1553-1559
,共7页
范金娟%常振东%陶春虎%王富耻
範金娟%常振東%陶春虎%王富恥
범금연%상진동%도춘호%왕부치
Si/莫来石/Er2SiO5环境障涂层%高温氧化%失效行为
Si/莫來石/Er2SiO5環境障塗層%高溫氧化%失效行為
Si/막래석/Er2SiO5배경장도층%고온양화%실효행위
Si/mullite/Er2SiO5 environmental barrier coatings%high temperature oxidation%failure behavior
采用化学气相沉积与等离子喷涂相结合的方法在SiC/SiC复合材料基体上制备了Si/莫来石/Er2SiO5环境障涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)与X射线衍射仪(XRD)分析其结构变化,通过氧化试验研究涂层在1350℃与1500℃下的高温氧化行为。结果表明:Si/莫来石/Er2SiO5环境障涂层可在1350℃长时间使用,在1500℃短时间使用。涂层在不同高温下的氧化失效机理不同。1350℃时,涂层氧化失效主要是由于涂层材料与基体材料热膨胀不匹配使涂层中产生了垂直于表面的裂纹,裂纹成为元素扩散通道,加速环境中O元素扩散至粘结层与基体并将其氧化,降低了涂层与基体之间的粘结强度,从而导致涂层脱落。1500℃时,涂层氧化失效主要是元素快速扩散、反应生成大量的气泡状玻璃态物质所致。
採用化學氣相沉積與等離子噴塗相結閤的方法在SiC/SiC複閤材料基體上製備瞭Si/莫來石/Er2SiO5環境障塗層。採用掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)與X射線衍射儀(XRD)分析其結構變化,通過氧化試驗研究塗層在1350℃與1500℃下的高溫氧化行為。結果錶明:Si/莫來石/Er2SiO5環境障塗層可在1350℃長時間使用,在1500℃短時間使用。塗層在不同高溫下的氧化失效機理不同。1350℃時,塗層氧化失效主要是由于塗層材料與基體材料熱膨脹不匹配使塗層中產生瞭垂直于錶麵的裂紋,裂紋成為元素擴散通道,加速環境中O元素擴散至粘結層與基體併將其氧化,降低瞭塗層與基體之間的粘結彊度,從而導緻塗層脫落。1500℃時,塗層氧化失效主要是元素快速擴散、反應生成大量的氣泡狀玻璃態物質所緻。
채용화학기상침적여등리자분도상결합적방법재SiC/SiC복합재료기체상제비료Si/막래석/Er2SiO5배경장도층。채용소묘전경(SEM)、능보분석의(EDS)여X사선연사의(XRD)분석기결구변화,통과양화시험연구도층재1350℃여1500℃하적고온양화행위。결과표명:Si/막래석/Er2SiO5배경장도층가재1350℃장시간사용,재1500℃단시간사용。도층재불동고온하적양화실효궤리불동。1350℃시,도층양화실효주요시유우도층재료여기체재료열팽창불필배사도층중산생료수직우표면적렬문,렬문성위원소확산통도,가속배경중O원소확산지점결층여기체병장기양화,강저료도층여기체지간적점결강도,종이도치도층탈락。1500℃시,도층양화실효주요시원소쾌속확산、반응생성대량적기포상파리태물질소치。
Si/mullite/Er2SiO5 environmental barrier coatings (EBCs) were manufactured by chemical vapor deposition and plasma spraying on the SiC/SiC composites. The oxidation tests at 1350℃and 1500℃were carried out to study the high temperature oxidation behavior the coatings and the structure changes were analyzed by SEM, EDS and XRD. The results show that Si/mullite/Er2SiO5 EBCs can serve at 1350℃for a long time but at 1500℃only for a short time. The oxidation failure mechanisms vary with temperature. The failure cause of the Si/mullite/Er2SiO5 EBCs at 1350℃is that the thermal expansion coefficient of EBCs cannot match well with that of the substrate, resulting in the formation of cracks in EBCs. The atoms of O diffuse through the cracks to the interface between the bond coat and substrate. As a result, the bond strength decreases due to the oxidation of the bond coat and substrate, resulting in falling off of the EBCs. The oxidation failure cause at 1500℃is that elements diffuse fast and react with each other, resulting in the formation of a lot of glassy phase.