热冲击环境下涂层/基底界面的微观形貌及元素扩散规律研究

作     者：杨来侠 高伟 赵晋超 高扬 徐超 YANG Laixia;GAO Wei;ZHAO Jinchao;GAO Yang;XU Chao

作者机构：西安科技大学西安710054 

出 版 物：《航空制造技术》 (Aeronautical Manufacturing Technology)

年 卷 期：2023年第66卷第19期

页      面：14-21页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：陕西省教育厅2022年度服务地方专项科研计划(22C053) 

主　　题：热障涂层(TBCs) 热冲击 元素扩散 扩散系数 拓扑密堆相(TCP) 

摘      要：针对热障涂层在高温环境中长期服役的需求,研究热障涂层在热冲击环境下涂层/基底界面形貌演变及元素扩散规律。通过自主搭建的石英灯加热平台对热障涂层进行热冲击试验。利用SEM和EDS对热冲击后涂层/基底界面的微观形貌及元素分布进行分析,利用Boltzmann-Matano扩散模型计算了涂层/基底界面Al元素的扩散系数。结果表明,沉积态的热障涂层中黏结层(BC)主要由β和γ相组成,并且在涂层/基底界面已经出现扩散区;随着热冲击试验的进行,Al元素快速消耗致使BC层和基底间Al元素浓度梯度转变,Al元素开始向外扩散,部分拓扑密堆(TCP)相中富集的难熔元素可以重新固溶到基底中,最终各元素在界面区的分布逐渐均匀;Al元素的扩散系数在热冲击试验开始前为正值,到600次热冲击循环后为负值,且扩散系数的最大值均出现在涂层/基底界面处,距离界面越大,扩散系数就越低。