熔融硅酸盐环境沉积物(CMAS)在不同表面粗糙度的热障涂层表面润湿行为

随航空发动机涡轮端进口温度提高,硅酸盐环境沉积物(CMAS)成为高温部件热障涂层(TBCs)失效的重要威胁。研究热障涂层与CMAS的作用关系,可为提高热障涂层的服役寿命提供基础。目前表面粗糙度(Ra)对高温熔体润湿性能的影响并未形成明确统一的定论,针对TBCs/CMAS体系润湿性的研究较少。采用座滴法研究1300℃条件下氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)涂层Ra对熔融CMAS润湿行为和渗透行为的影响。结果表明,在研究的涂层表面粗糙度的范围内,随着Ra的减小,熔融CMAS的润湿半径减小,接触角增大,渗透深度减小。由此推断粗糙表面有利于涂层抗润湿性能的增强。粗糙涂层表面为熔融CMAS铺展提供驱动力,促进三相线的移动;同时,粗糙涂层表面具有更大的实际接触面积以及更多的渗透方向,为CMAS渗透提供了有利条件。研究结果可为进一步开发表面不浸润的抗CMAS腐蚀热障涂层提供理论和实践依据。