物相组成对硅酸镱涂层显微结构和耐蚀性能的影响研究

作     者：钟鑫 牛亚然 朱涛 王亚文 石旻昊 郑学斌 Xin Zhong;Yaran Niu;Tao Zhu;Yawen Wang;Minhao Shi;Xuebin Zheng

作者机构：中国科学院上海硅酸盐研究所上海201899 材料与光电研究中心中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《热喷涂技术》 (Thermal Spray Technology)

年 卷 期：2019年第11卷第1期

页      面：37-44页

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：中国科学院国防科技创新基金项目(CXJJ-17S076) 

主　　题：硅酸镱 环境障碍涂层 物相组成 显微结构 耐蚀性能 

摘      要：陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composites CMCs)被视为新一代航空发动机热端部件的主要候选材料。然而,陶瓷基复合材料在服役过程中会受到高温水蒸气腐蚀,从而导致材料性能急剧下降。在CMCs表面制备环境障碍涂层(Environmental barrier coating,EBC)可有效解决这一难题。稀土硅酸盐具有高熔点、与CMCs匹配的热膨胀系数和良好的耐蚀性能等特点,是最具应用潜力的环境障碍涂层材料。大气等离子体喷涂技术是制备稀土硅酸盐环境障碍涂层的常见方法。本文通过固相反应法制备了不同物相组成的硅酸镱粉体,并采用大气等离子体喷涂方法制备了富Yb_2O_3(YS0.75)和富Yb_2Si_2O_7(YS1.25)两种涂层,比较研究了涂层的相组成、微观结构和耐高温水蒸气腐蚀性能。研究发现,YS0.75涂层主要由Yb_2O_3和Yb_2SiO_5相组成,结晶度较高,层状结构明显,涂层内有较多裂纹。YS1.25涂层主要由Yb_2SiO_5和Yb2Si2O7相组成,结晶度较低,片层间结合紧密,涂层含有较多球型气孔。不同物相组成的硅酸镱涂层经1400oC高温水蒸气腐蚀后表面均生成Yb_2SiO_5层。富Yb_2O_3涂层具有更好的耐水蒸气耐蚀性能。