YSZ热障涂层高温性能研究：氧化与热震行为分析

"该研究由任鑫进行，探讨了等离子喷涂YSZ热障涂层的高温氧化和热震行为，对比分析了YSZ涂层与NiCrAlY涂层的性能。YSZ涂层在高温氧化中表现出更强的耐腐蚀能力，但随着温度升高，氧化程度加剧。热障涂层具有优异的抗热震性，失效主要是由于ZrO2与基体热膨胀系数差异产生的热应力导致涂层内裂纹扩展，当裂纹达到一定长度时，涂层会剥落。实验采用BSF-1000型APS等离子喷涂设备制备涂层，并详细介绍了制备过程及参数。" 这篇研究涉及的知识点包括： 1. **热障涂层(TBCs)**：是一种由陶瓷面层和金属粘结底层组成的涂层系统，用于减少高温部件的工作温度，抵抗高温腐蚀，增强工件的抗冷热疲劳性能，延长使用寿命。 2. **等离子喷涂工艺**：是制备YSZ热障涂层的方法，通过高速等离子流将粉末材料熔化并喷射到基材上形成涂层。文中提到的设备是国产BSF-1000型APS，工艺参数如氩气、氢气流量、电流、电压和送粉速率等对涂层性能有直接影响。 3. **YSZ涂层**：全称为ZrO2+Y2O3，8%Y2O3部分稳定的ZrO2，具有良好的抗高温氧化和抗热震性能。在高温环境下，YSZ涂层比NiCrAlY涂层更具耐腐蚀性。 4. **高温氧化行为**：YSZ涂层和NiCrAlY涂层在高温下都会发生氧化，但YSZ涂层的抗腐蚀能力更强。随着温度升高，氧化过程加速，可能导致涂层性能下降。 5. **热震行为**：涂层在温度变化时，由于ZrO2与基材的热膨胀系数差异产生热应力，这会导致涂层内部产生裂纹。当裂纹长度达到临界值，涂层会剥落，这是热障涂层失效的主要原因之一。 6. **失效机理**：涂层的失效主要是由于热应力导致的裂纹扩展和涂层剥落，以及金属粘结底层的氧化和腐蚀。 7. **研究方法**：实验中采用了试样制备、等离子喷涂参数设定，通过对比YSZ涂层与NiCrAlY涂层的性能差异来研究其高温行为和失效机制。 8. **改进策略**：为解决热障涂层的退化问题，可以优化陶瓷面层和金属粘结底层的成分，减少粘结层缺陷，设计多层或梯度系统以缓解热膨胀系数不匹配的问题。 9. **相关研究进展**：近年来，许多研究致力于提高热障涂层的耐久性，已经取得了一些成效，如改进涂层材料和结构设计。 10. **中图分类号**：TG174.41，这表示该研究属于材料科学技术领域中的热处理技术。 该研究深入探讨了等离子喷涂YSZ热障涂层的特性，尤其是其在高温环境下的氧化和热震稳定性，为热障涂层的优化设计提供了理论依据。