Gd_(2)O_(3)-Yb_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)共掺杂ZrO_(2)双陶瓷热障涂层在Na_(2)SO_(4)+V_(2)O_(5)环境中的热腐蚀失效机理

采用大气等离子喷涂(APS)工艺制备了由9.5Y_(2)O3-Y_(2)O_(3)-5.6Yb_(2)O_(3)-5.2Gd_(2)O_(3)共掺杂ZrO_(2)(GYYZ)的外层和Y_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)(YSZ)的内层组成的双陶瓷(GYYZ/YSZ)热障涂层(TBCs),并与传统单层YSZ热障涂层进行对比。通过热循环腐蚀试验,研究了两种涂层在Na_(2)SO_(4)+V_(2)O_(5)环境中的热腐蚀行为以及失效机理。结果表明:相较于YSZ,GYYZ由于含有更高质量分数的金属氧化物稳定剂,在腐蚀环境中表现出更强的反应活性;GYYZ涂层中的Gd_(2)O_(3)、Y_(2)O_(3)具有较强的Lewis碱性,会优先参与反应,不活泼的Yb_(2)O_(3)将被遗留下来作为ZrO_(2)的稳定剂,这有利于维持GYYZ/YSZ涂层在腐蚀环境中的相稳定性。由于GYYZ涂层在腐蚀环境中发生更少的t'-ZrO_(2)相向m-ZrO_(2)相的转变,内部积累的相变应力更小,因此GYYZ/YSZ涂层表现出更强的抵抗裂纹扩展能力,其热循环腐蚀寿命显著高于YSZ涂层。