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碳化硅陶瓷基复合材料表面环境障涂层结合强度
1
作者 苏超群 邓龙辉 +9 位作者 刘若愚 蒋佳宁 云海涛 李归 苗小锋 陈文博 易出山 刘俐 董淑娟 曹学强 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期198-206,共9页
SiC陶瓷基复合材料(SiC-based ceramic matrix composites,SiC-CMC)是发展高推重比航空发动机理想的高温结构材料。为了防止发动机服役环境下燃气(富含H2O和O_(2))对SiC-CMC的腐蚀,需要在其表面制备抗水氧腐蚀、抗燃气冲刷和抗热冲击性... SiC陶瓷基复合材料(SiC-based ceramic matrix composites,SiC-CMC)是发展高推重比航空发动机理想的高温结构材料。为了防止发动机服役环境下燃气(富含H2O和O_(2))对SiC-CMC的腐蚀,需要在其表面制备抗水氧腐蚀、抗燃气冲刷和抗热冲击性能优异的环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)。在评价EBCs性能的诸多因素中,其与SiC-CMC基体之间的结合强度是一个重要技术指标,但结合强度的极限值一直未被探究清楚。本工作研究影响结合强度的主要因素,包含SiC-CMC基体状态、单晶Si的拉伸强度极限,以及Si黏结层的制备工艺等,获得了制备最高结合强度的有效途径。在EBCs与SiC-CMC组成的体系中,基体内部SiC纤维布之间的界面是结合强度最薄弱的部位,其次是EBCs的Si层。整个体系的结合强度极限值是15 MPa,它是单晶Si在[400]晶向的拉伸强度极限。采用大气等离子喷涂或者超音速火焰喷涂的Si黏结层结合强度相似,均低于同样工艺制备的莫来石或Yb2Si2O7涂层。 展开更多
关键词 碳化硅 复合材料 环境障涂层 结合强度
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双硅酸镱环境障涂层的高温水氧腐蚀机理研究
2
作者 胡祥鹏 蒋文昊 李彪 《材料保护》 CAS CSCD 2024年第3期63-69,共7页
陶瓷基复合材料构件在航空发动机燃气环境中面临严重的水氧腐蚀退化问题,在构件表面采用环境障涂层进行热防护是提高陶瓷基复合材料部件的高温性能、延长其使用寿命的有效措施。环境障涂层的高温稳定性对部件的结构完整性具有重要影响... 陶瓷基复合材料构件在航空发动机燃气环境中面临严重的水氧腐蚀退化问题,在构件表面采用环境障涂层进行热防护是提高陶瓷基复合材料部件的高温性能、延长其使用寿命的有效措施。环境障涂层的高温稳定性对部件的结构完整性具有重要影响。为了探明环境障涂层在高温下的水氧腐蚀失效行为和机理,针对大气等离子喷涂(APS)Yb_(2)Si_(2)O_(7)/莫来石/硅体系的环境障涂层系统,开展了其在1350℃、90%(体积分数)H_(2)O-10%O_(2)水/氧蒸汽环境中的静态高温水氧腐蚀试验,采用XRD、SEM、EDS等材料表征分析手段,研究涂层在高温静态水氧腐蚀环境中的失效行为,获得EBCs涂层微观结构及物相在腐蚀过程中的演变规律,揭示EBCs涂层的失效机理。结果表明:表面的Yb_(2)Si_(2)O_(7)与环境中的氧化剂(主要为水)反应生成挥发性物质Si(OH)_(4),导致Yb_(2)Si_(2)O_(7)被不断消耗,莫来石层中的Si元素与Yb_(2)Si_(2)O_(7)层中的稀土元素发生互扩散,使得高温化学反应过程和机理十分复杂;在经历500 h腐蚀后,涂层出现鼓包脱落而失效。 展开更多
关键词 环境障涂层 高温 水氧腐蚀
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高熵稀土铪酸盐热障/环境障涂层材料的制备与性能研究 被引量：2
3
作者 胡万鹏 张广珩 +1 位作者 张洁 王京阳 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第1期53-60,共8页
综合性能优异的热障/环境障涂层是先进航空发动机涡轮叶片等高温部件的关键热防护材料。本研究通过两步烧结法制备了高熵稀土铪酸盐(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)和(Yb_(0.2)Lu_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_... 综合性能优异的热障/环境障涂层是先进航空发动机涡轮叶片等高温部件的关键热防护材料。本研究通过两步烧结法制备了高熵稀土铪酸盐(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)和(Yb_(0.2)Lu_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12),系统研究了两种材料的力学、热学性能和CMAS腐蚀性能。多主元高熵材料具有较低的热膨胀系数和热导率,其中(Yb_(0.2)Lu_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)表现出比(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)更高的硬度和断裂韧性。1300℃下CMAS腐蚀结果表明,(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)与CMAS的反应速率快,更容易析出磷灰石,对阻止CMAS迅速渗透是有益的。高熵稀土铪酸盐材料具有优异的综合性能,在热障/环境障涂层领域具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 稀土铪酸盐 热障/环境障涂层 萤石结构 力学性能 热学性能 CMAS腐蚀
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富铝CMAS对稀土硅酸盐环境障涂层的腐蚀行为与机制研究
4
作者 范栋 钟鑫 +5 位作者 王亚文 张振忠 牛亚然 李其连 张乐 郑学斌 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期544-552,I0013,共10页
稀土硅酸盐环境障涂层(EBCs)有望应用于新一代高推重比航空发动机热端部件,但是服役条件下的熔盐腐蚀成为限制其应用的瓶颈。CMAS组分和稀土硅酸盐的晶体结构等因素对其腐蚀行为产生显著影响。本工作以不同晶型的稀土硅酸盐涂层材料为... 稀土硅酸盐环境障涂层(EBCs)有望应用于新一代高推重比航空发动机热端部件,但是服役条件下的熔盐腐蚀成为限制其应用的瓶颈。CMAS组分和稀土硅酸盐的晶体结构等因素对其腐蚀行为产生显著影响。本工作以不同晶型的稀土硅酸盐涂层材料为研究对象,采用大气等离子喷涂技术制备X1-Gd_(2)SiO_(5)、X^(2)-RE_(2)SiO_(5)(RE=Y,Er)涂层,并研究其在富Al_(2)O_(3)的CMAS熔盐环境(1400℃)的腐蚀行为与机制。结果表明,X^(2)-RE_(2)SiO_(5)(RE=Y,Er)涂层耐蚀性能优于X1-Gd_(2)SiO_(5)涂层,这与涂层材料的物相组成和晶体结构的稳定性等因素有关。经CMAS腐蚀25 h后,X1-Gd_(2)SiO_(5)涂层表面仅生成磷灰石相;X^(2)-RE_(2)SiO_(5)涂层不仅生成磷灰石相,涂层中的RE_(2)O_(3)还与CMAS中的Al_(2)O_(3)反应生成石榴石相。生成石榴石相可提高涂层表面CMAS中CaO、SiO_(2)的相对含量,促进磷灰石致密层的生成,从而改善其耐蚀性能。 展开更多
关键词 环境障涂层 稀土硅酸盐 CMAS腐蚀 腐蚀机理
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等离子喷涂(RE-Al)TaO_(4)钽酸盐环境障涂层性能研究
5
作者 张陆洋 陈琳 +2 位作者 王建坤 张宇轩 冯晶 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第17期64-71,共8页
陶瓷基复合材料作为广泛应用于航空航天领域的先进结构材料,在实际服役环境中依赖于环境障涂层的保护作用,钽酸盐以其优异的高温热-力学性能和与陶瓷基复合材料适配的热膨胀系数((3.5~5.5)×10^(-6)K^(-1))成为极具潜力的环境障涂... 陶瓷基复合材料作为广泛应用于航空航天领域的先进结构材料,在实际服役环境中依赖于环境障涂层的保护作用,钽酸盐以其优异的高温热-力学性能和与陶瓷基复合材料适配的热膨胀系数((3.5~5.5)×10^(-6)K^(-1))成为极具潜力的环境障涂层材料。通过大气等离子喷涂(Atmospheric plasma spraying,APS)工艺在碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料(SiCf/SiC)表面成功制备了(AlTa_(x))B_(2-2x)O_(4)/(RE-Al)TaO_(4)复合涂层,探索了涂层的最佳热处理工艺条件,同时对不同涂层结构方案的复合材料涂层试样进行1300℃热疲劳考核和弯曲强度测试,筛选出具有最优抗热疲劳性能的涂层结构,并通过XRD、SEM以及金相显微镜对涂层的表面形貌、裂纹扩展及元素分布进行了分析表征,相对于传统材料涂层,钽酸盐复合涂层以其在高温下优越的综合性能成为极具潜力的环境障涂层。 展开更多
关键词 大气等离子喷涂(APS) 环境障涂层(EBCs) 钽酸盐 热处理工艺 热疲劳 弯曲强度
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稀土盐类热障/环境障涂层研究现状 被引量：2
6
作者 刘涛 马北越 昝文宇 《耐火材料》 CAS 北大核心 2023年第2期175-179,共5页
随着航空航天等领域热端部件表面热障/环境障涂层的服役环境越来越恶劣,对涂层的性能要求显著提高,作为目前广泛应用的Y_(2)O_(3)部分稳定的ZrO_(2)(YSZ)材料,已经不能完全满足使用要求,所以开发新型兼具优异性能可用于高温环境的涂层... 随着航空航天等领域热端部件表面热障/环境障涂层的服役环境越来越恶劣,对涂层的性能要求显著提高,作为目前广泛应用的Y_(2)O_(3)部分稳定的ZrO_(2)(YSZ)材料,已经不能完全满足使用要求,所以开发新型兼具优异性能可用于高温环境的涂层材料日益重要。稀土盐类材料作为新型热障/环境障涂层材料,因其复杂的结构、低热导率和高热膨胀系数等优点,而被国内外学者广泛关注和研究。因此,综述了几种稀土盐类涂层材料的晶体结构、力学性能、热学性能,展望其发展前景。 展开更多
关键词 稀土盐类 力学性能 热学性能 热障涂层 环境障涂层
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热处理对等离子喷涂BSAS环境障涂层性能影响
7
作者 崔永静 洪智亮 +3 位作者 郭孟秋 王长亮 焦健 成来飞 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期59-66,共8页
采用自制的固相烧结BSAS粉体,利用大气等离子喷涂工艺在SiC基体表面制备Si/Mullite+BSAS/BSAS三层结构环境障涂层。通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射分析仪等研究环境障涂层在不同热处理温度下涂层的相结构、显微组织演变规律。... 采用自制的固相烧结BSAS粉体,利用大气等离子喷涂工艺在SiC基体表面制备Si/Mullite+BSAS/BSAS三层结构环境障涂层。通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射分析仪等研究环境障涂层在不同热处理温度下涂层的相结构、显微组织演变规律。结果表明:喷涂态BSAS涂层主要由单斜结构BAS相和非晶相组成;经过1100℃热处理后,涂层内部非晶相转变为六方结构BAS相;1200℃热处理后六方结构BAS相逐渐向单斜结构BAS相转变,在1300℃热处理后单斜结构BAS相的含量达到最大;随着热处理温度的进一步上升,出现鳞石英结构的SiO_(2)相和高钡含量的Ba3SiO5相以及副钡长石结构BAS相,1400℃热处理过程中发现硅液滴渗出的现象。 展开更多
关键词 环境障涂层 等离子喷涂 碳化硅陶瓷基复合材料 BSAS
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热冲击条件下硅酸镱环境障涂层组织演变研究 被引量：2
8
作者 原慷 侯伟骜 +1 位作者 冀晓鹃 卢晓亮 《热喷涂技术》 2023年第1期13-18,共6页
硅酸镱是重要的环境障涂层(EBC)材料,本文采用等离子喷涂方法制备硅酸镱涂层,对其进行了热冲击考核,包括纯燃气和含钙离子水汽热冲击,并初步研究了经过热冲击的涂层组织演变行为。结果表明,高温下双硅酸镱相容易发生向单硅酸镱相的转变... 硅酸镱是重要的环境障涂层(EBC)材料,本文采用等离子喷涂方法制备硅酸镱涂层,对其进行了热冲击考核,包括纯燃气和含钙离子水汽热冲击,并初步研究了经过热冲击的涂层组织演变行为。结果表明,高温下双硅酸镱相容易发生向单硅酸镱相的转变,这可能是因为涂层材料和水汽发生了反应。在1350℃燃气环境下,涂层表层发生了明显的烧结现象。在含钙离子水汽热冲击(加热温度1250℃)条件下,硅酸镱涂层表层形成了鼓泡特征,同时受到了钙离子腐蚀。本文通过对涂层显微组织的分析,提供了可能的组织演变与化学反应机制。 展开更多
关键词 环境障涂层 等离子喷涂 热冲击 水汽腐蚀 相变
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稀土硅酸盐环境障涂层研究进展
9
作者 周邦阳 崔永静 +3 位作者 王长亮 岳震 焦健 宇波 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期12-23,共12页
陶瓷基复合材料凭借耐高温、低密度、高温力学性能优异等特性,成为高性能航空发动机热端部件的理想材料。然而,在发动机服役环境下,陶瓷基复合材料面临严重的水汽腐蚀问题,必须在其表面涂覆环境障涂层以延长使用寿命。稀土硅酸盐因具有... 陶瓷基复合材料凭借耐高温、低密度、高温力学性能优异等特性,成为高性能航空发动机热端部件的理想材料。然而,在发动机服役环境下,陶瓷基复合材料面临严重的水汽腐蚀问题,必须在其表面涂覆环境障涂层以延长使用寿命。稀土硅酸盐因具有与基体适配的热膨胀系数、优异的抗水氧腐蚀性能和高温稳定性,是新一代环境障涂层的主要候选材料。本文综述了稀土硅酸盐的特性、制备技术与典型服役性能,重点讨论了稀土硅酸盐分类、热/物理特性以及高温腐蚀过程中的损伤机制和失效机理。最后,提出了多组元稀土硅酸盐高熵化设计以及新型热/环境障涂层体系设计的研究方向,以期为稀土硅酸盐材料的进一步应用提供有益参考。 展开更多
关键词 环境障涂层 稀土硅酸盐 水汽腐蚀 热/物理性能 制备工艺
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环境障涂层含钙镁水汽条件下热冲击行为
10
作者 徐永涛 侯伟骜 +1 位作者 原慷 卢晓亮 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2023年第3期1-8,共8页
环境障涂层(EBC)在实际服役过程中不仅面临高温水汽环境,还会面临钙镁的腐蚀。对等离子喷涂的双硅酸镱EBC涂层进行了1 250℃、300次的含钙镁水汽热冲击考核试验,并进行了涂层微观组织分析。结果表明,考核后涂层表面生成了双层腐蚀结构,... 环境障涂层(EBC)在实际服役过程中不仅面临高温水汽环境,还会面临钙镁的腐蚀。对等离子喷涂的双硅酸镱EBC涂层进行了1 250℃、300次的含钙镁水汽热冲击考核试验,并进行了涂层微观组织分析。结果表明,考核后涂层表面生成了双层腐蚀结构,其中最外层主要受到了钙腐蚀,生成了明显的多相组织,且包含大孔洞等形貌,该区生成了(Yb/Ca)_(2)Si_(2)O_(7)、(Yb/Ca)_(2)SiO_(5)和(Ca/Yb)_(2)SiO_(4)多相组织;次表层则受到了以镁为主的钙镁离子共同腐蚀,也生成了多晶相(Yb/Mg/Ca)_(2)SiO_(5)和(Mg/Ca/Yb)_(2)SiO_(4),组织相对致密。通过结合表面形貌、横截面组织、微观能谱成分和XRD相结构等分析方式,对EBC涂层在含钙镁水汽热冲击环境下的化学反应机制进行了分析,给出了涂层失效机理分析。 展开更多
关键词 环境障涂层 钙 镁 水汽 热冲击
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环境障涂层吹砂及热梯度烧蚀行为
11
作者 杨斌 侯伟骜 原慷 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2023年第2期51-58,共8页
环境障涂层(EBC)在实际服役过程中不仅面临高温燃气热梯度烧蚀环境,还会面临砂砾冲蚀情况。对等离子喷涂的EBC涂层(底层为硅,面层为双硅酸镱)进行了表面吹砂和高温燃气热梯度烧蚀考核试验。首先对EBC涂层的吹砂行为进行了分析,结果表明... 环境障涂层(EBC)在实际服役过程中不仅面临高温燃气热梯度烧蚀环境,还会面临砂砾冲蚀情况。对等离子喷涂的EBC涂层(底层为硅,面层为双硅酸镱)进行了表面吹砂和高温燃气热梯度烧蚀考核试验。首先对EBC涂层的吹砂行为进行了分析,结果表明,吹砂会引起涂层开裂和表层剥落。在经过了1400℃烧蚀考核后,分析了样品不同区域的烧蚀形貌,并重点研究了中心烧蚀区的涂层失效行为。结果表明,中心烧蚀区涂层失效与硅元素的扩散直接相关。根据内部微观组织及显微成分的分析,给出了硅扩散导致涂层烧蚀剥落的机理分析。 展开更多
关键词 环境障涂层 吹砂 温度梯度 烧蚀 失效
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等离子喷涂工艺参数对BSAS基可磨耗环境障涂层组织性能影响
12
作者 周邦阳 崔永静 +4 位作者 王长亮 聂梓杏 岳震 焦健 宇波 《热喷涂技术》 2023年第2期42-53,61,共13页
为满足陶瓷基复合材料表面可磨耗环境障一体化涂层的需求,采用大气等离子喷涂技术制备BSAS+聚酯(BSAS+P)涂层,研究喷涂工艺参数对涂层组织性能的影响。结果表明:涂层为典型的层状结构,内部存在一定数量的孔洞和微裂纹;在一定范围内,提... 为满足陶瓷基复合材料表面可磨耗环境障一体化涂层的需求,采用大气等离子喷涂技术制备BSAS+聚酯(BSAS+P)涂层,研究喷涂工艺参数对涂层组织性能的影响。结果表明:涂层为典型的层状结构,内部存在一定数量的孔洞和微裂纹;在一定范围内,提高喷涂电流、氢气流量和载气流量,有利于提高粉末颗粒熔化程度,使其在基体表面平铺变形效果好,所得涂层具有合适的孔隙率和表面硬度。等离子喷涂BSAS+P涂层最佳工艺参数为:喷涂电流550A、氩气流量40NLPM、氢气流量10NLPM、载气流量2.5NLPM,得到涂层孔隙率为13.7%,表面硬度为64.7HR45Y。采用上述工艺参数制得的涂层,与基体结合强度较高,并且在1000℃下与Si3N4球间的平均摩擦系数为1.2,具有较好的可磨耗性能。 展开更多
关键词 可磨耗环境障涂层 大气等离子喷涂 工艺参数 组织性能
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Er_(0.5)Yb_(1.5)Si_(2)O_(7)环境障涂层高温CMAS熔盐腐蚀行为研究
13
作者 白博添 原慷 +1 位作者 彭浩然 章德铭 《热喷涂技术》 2023年第4期84-92,83,共10页
硅基陶瓷材料以其优异的性能成为新一代航空发动机热端的候选材料,其在恶劣的服役环境中需要环境障涂层(Environmental Barrier Coating,EBC)的保护。以稀土硅酸盐为面层的第三代EBC是目前研究的热点之一。采用大气等离子喷涂工艺制备了... 硅基陶瓷材料以其优异的性能成为新一代航空发动机热端的候选材料,其在恶劣的服役环境中需要环境障涂层(Environmental Barrier Coating,EBC)的保护。以稀土硅酸盐为面层的第三代EBC是目前研究的热点之一。采用大气等离子喷涂工艺制备了Er_(0.5)Yb^(1.5)Si_(2)O_(7)环境障涂层面层样品,研究涂层在钙镁铝硅酸盐(CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2),CMAS)覆盖浓度15 mg/cm^(2)、保温温度1350℃、保温时间5 h的腐蚀条件下的腐蚀行为。研究发现Er_(0.5)Yb_(1.5)Si_(2)O_(7)涂层与CMAS反应后产物为磷灰石相Ca_(2)(Er_(0.25)Yb_(0.75))_(8)(SiO_(4))_(6)O_(2)与Er_(0.5)Yb_(1.5)Si_(2)O_(7)相,涂层顶部残留CMAS熔盐,内部出现反应区和渗透区。 展开更多
关键词 环境障涂层 熔盐腐蚀 腐蚀行为
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Si/3Al_2O_3·2SiO_2+BSAS/Yb_2SiO_5环境障涂层1300℃抗水蒸气性能研究 被引量：10
14
作者 贺世美 牟仁德 +2 位作者 许振华 何利民 黄光宏 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期34-38,43,共6页
采用电子束物理气相沉积和等离子喷涂工艺在Cf/SiC基体上制备了Si/3Al2O3.2SiO2+BSAS/Yb2SiO5环境障涂层(Environmental Barrier Coatings,EBC),研究了在1300℃、1.013×105Pa、气体流速为0.54m/s的水蒸气环境中Cf/SiC基体和EBC涂... 采用电子束物理气相沉积和等离子喷涂工艺在Cf/SiC基体上制备了Si/3Al2O3.2SiO2+BSAS/Yb2SiO5环境障涂层(Environmental Barrier Coatings,EBC),研究了在1300℃、1.013×105Pa、气体流速为0.54m/s的水蒸气环境中Cf/SiC基体和EBC涂层的抗水蒸气性能。结果表明:涂覆Si/3Al2O3.2SiO2+BSAS/Yb2SiO5EBC的Cf/SiC试样,在实验进行到175h时开始出现失重,实验过程中生成的Yb(OH)3和Si(OH)4气体不断地挥发是造成Yb2SiO5面层变薄并导致试样失重的主要原因;同时,3Al2O3.2SiO2+BSAS中间层内Ba,Sr,Al元素的向外扩散、Yb2SiO5面层中的Yb元素向内扩散,以及EBC涂层内存在的残余应力是导致EBC发生失效的主要原因。 展开更多
关键词 Yb2SiO5 环境障涂层 水蒸气 失效
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新型Yb_2SiO_5环境障涂层1400℃高温氧化行为 被引量：10
15
作者 贺世美 熊翔 何利民 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期37-41,共5页
采用电子束物理气相沉积和等离子喷涂工艺在Cf/SiC基体上制备出Si/3Al2O3·2SiO2+BSAS(1-xBaO-xSrOAl2O3-2SiO2,0≤x≤1)/Yb2SiO5环境障涂层,研究该涂层在1400℃恒温环境下的抗氧化性能。结果表明:涂覆环境障涂层的Cf/SiC试样,在氧... 采用电子束物理气相沉积和等离子喷涂工艺在Cf/SiC基体上制备出Si/3Al2O3·2SiO2+BSAS(1-xBaO-xSrOAl2O3-2SiO2,0≤x≤1)/Yb2SiO5环境障涂层,研究该涂层在1400℃恒温环境下的抗氧化性能。结果表明:涂覆环境障涂层的Cf/SiC试样,在氧化实验进行到80h时开始出现失重。3Al2O3·2SiO2+BSAS中间层内的Ba和Al元素向外扩散,并在Yb2SiO5面层中发生反应生成BaO2和Al2Yb4O9,BSAS在1400℃恒温氧化环境下发生烧结和收缩,以及由于热膨胀系数差异造成的环境障涂层内残余应力的产生均是导致涂层过早剥落失效的主要原因。 展开更多
关键词 Yb2SiO5 环境障涂层 高温氧化 失效
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Si/Mullite/Er_2SiO_5新型环境障涂层的1350℃氧化行为 被引量：7
16
作者 范金娟 常振东 +1 位作者 陶春虎 王富耻 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期90-95,共6页
采用化学气相沉积与等离子喷涂相结合的方法在SiC/SiC复合材料表面制备了Si/Mullite/Er2SiO5新型环境障涂层,并研究了其在1350℃下的氧化行为。通过SEM、EDS和XRD分析了环境障涂层在氧化过程中的结构成分变化。结果表明:带有Si/Mullite/... 采用化学气相沉积与等离子喷涂相结合的方法在SiC/SiC复合材料表面制备了Si/Mullite/Er2SiO5新型环境障涂层,并研究了其在1350℃下的氧化行为。通过SEM、EDS和XRD分析了环境障涂层在氧化过程中的结构成分变化。结果表明:带有Si/Mullite/Er2SiO5环境障涂层试样氧化增重动力学曲线符合对数规律,前期氧化速率较高,随着氧化时间的增加逐渐趋于稳定,可以在1350℃下工作达400h。涂层失效主要是由于氧元素通过涂层扩散至黏结层与基体,使得黏结层与基体氧化,降低了黏结强度,从而使得涂层发生剥落。氧化试验过程中产生的纵向裂纹成为元素扩散通道,加速了氧化失效。 展开更多
关键词 新型环境障涂层 氧化行为 失效
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等离子喷涂BSAS环境障涂层性能研究 被引量：6
17
作者 焦春荣 王岭 +1 位作者 杨金华 刘善华 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期466-471,共6页
采用等离子喷涂工艺在SiC陶瓷表面制备了BSAS环境障涂层,分析研究了环境障涂层的微观结构、结合强度、长期抗氧化性能、抗热震性能和抗高温水氧腐蚀性能。结果表明:BSAS环境障涂层的结合强度为29 MPa,内部结构均匀,无贯穿裂纹和连通气孔... 采用等离子喷涂工艺在SiC陶瓷表面制备了BSAS环境障涂层,分析研究了环境障涂层的微观结构、结合强度、长期抗氧化性能、抗热震性能和抗高温水氧腐蚀性能。结果表明:BSAS环境障涂层的结合强度为29 MPa,内部结构均匀,无贯穿裂纹和连通气孔;涂层热震30次开始有微裂纹,热震50次后出现贯穿裂纹失效;涂层于空气中1 200℃/200 h氧化后增重0.24%,内部氧化不明显;在1 atm、1 200℃、50%H_2O-50%O_2、0.4 m/s高温水氧环境中腐蚀150 h后,涂层保护试样失重0.87 mg/cm2,涂层表面腐蚀厚度小于10μm,无涂层保护的试样失重3.4 mg/cm^2。 展开更多
关键词 等离子喷涂 BSAS粉体 环境障涂层
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等离子喷涂-物理气相沉积Si/莫来石/Yb_2SiO_5环境障涂层 被引量：22
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作者 张小锋 周克崧 +3 位作者 刘敏 邓春明 牛少鹏 许世鸣 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期325-330,共6页
采用等离子喷涂–物理气相沉积技术(PS-PVD)在SiC/SiC复合材料表面依次制备了Si(底层)、3Al_2O_3-2SiO_2(中间层)、Yb_2SiO_5(面层)环境障涂层(EBC)。利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析EBC涂层表面与界面的微观形貌,X射线衍射仪对喷涂过... 采用等离子喷涂–物理气相沉积技术(PS-PVD)在SiC/SiC复合材料表面依次制备了Si(底层)、3Al_2O_3-2SiO_2(中间层)、Yb_2SiO_5(面层)环境障涂层(EBC)。利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析EBC涂层表面与界面的微观形貌,X射线衍射仪对喷涂过程中易非晶化的莫来石涂层进行物相分析,研究了喷涂粉末与高温等离子体的相互作用并探讨了EBC涂层的沉积机制。结果表明:通过PS-PVD技术可制备出低孔隙率、高致密界面的EBC涂层。通过观察EBC涂层表面,Si涂层表面无裂纹,而莫来石和Yb_2SiO_5涂层表面均发现有微裂纹,其中莫来石涂层表面的裂纹尺度大于Yb_2SiO_5涂层。三层结构的致密EBC涂层以液相沉积为主,同时伴随有气、固沉积。在Yb_2SiO_5涂层沉积过程中,液相沉积导致涂层为致密的层状结构,蒸发后气相在等离子焰流中及基体表面发生均匀形核和非均匀形核导致涂层中出现大量的纳米晶粒,而微熔粒子和溅射粒子则形成涂层中亚微米、微米晶粒。 展开更多
关键词 等离子喷涂–物理气相沉积 环境障涂层 硅酸镱
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Si/莫来石/Er_2SiO_5环境障涂层的高温氧化行为 被引量：3
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作者 范金娟 常振东 +1 位作者 陶春虎 王富耻 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1553-1559,共7页
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/Er2Si O5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... 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/Er2Si O5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/Er2Si O5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。 展开更多
关键词 Si/莫来石/Er2SiO5环境障涂层 高温氧化 失效行为
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环境障涂层研究进展 被引量：19
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作者 黄光宏 王宁 +2 位作者 何利民 牟仁德 贺世美 《失效分析与预防》 2007年第1期59-64,共6页
硅基非氧化物陶瓷SiC、Si3N4是最有可能取代镍基高温合金作为在更高温度下发动机热端部件中使用的高温结构材料,制约其应用的重要因素是其在发动机工作环境中的表面稳定性不足,硅基非氧化物陶瓷能够和水蒸汽等反应生成挥发性的产物造成... 硅基非氧化物陶瓷SiC、Si3N4是最有可能取代镍基高温合金作为在更高温度下发动机热端部件中使用的高温结构材料,制约其应用的重要因素是其在发动机工作环境中的表面稳定性不足,硅基非氧化物陶瓷能够和水蒸汽等反应生成挥发性的产物造成陶瓷表面结构退化、尺寸减小。解决这一问题的方法是在硅基非氧化物陶瓷表面涂敷或沉积环境障涂层,通过涂层阻止腐蚀性气氛和陶瓷基体的接触,提高陶瓷基体的表面稳定性。本文回顾了环境障涂层的发展历史,并重点对多种先后发展起来的环境障涂层体系的性能进行了介绍和评价。 展开更多
关键词 环境障涂层 硅基结构陶瓷 高温结构材料
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