等离子喷涂钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层制备及性能

采用高温熔制法制备了1种CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)非晶陶瓷材料,利用高速破碎技术和等离子喷涂技术在45号钢基体上制备得到钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层。对块状陶瓷和涂层的物相组成、显微硬度和微观形貌进行了分析,通过拉伸实验测试了涂层的结合强度。通过盐溶液浸泡腐蚀实验研究了涂层的耐腐蚀性能和腐蚀机理。结果表明:钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层的孔隙率为7.93%±3.27%,无明显层状结构,涂层显微硬度值为6.63 GPa,与块体材料相比仅降低了3.89%,非孔隙区域具有类块体陶瓷材料的显微结构和力学性能;涂层结合强度为(16.25±2.11)MPa,断裂发生在涂层与金属过渡层的界面处,与等离子喷涂其它陶瓷涂层的结合性能相当;通过1000 h的浸泡腐蚀实验得到涂层试样的腐蚀速率为0.1026 g·m^(-2)·h^(-1),与基体试样相比降低了12.3倍,具有良好的耐腐蚀性能;分析腐蚀截面形貌发现,涂层的致密结构对腐蚀起机械隔绝作用,堆积在涂层孔隙与裂纹表面的腐蚀产物的溶解速率与腐蚀液渗至基体的速率达到平衡,减缓了腐蚀的发生。

循环热载荷下CMAS侵蚀对EB-PVD热障涂层微裂纹特性的影响

为考察钙镁铝硅酸盐(Calcium-Magnesium-Alumino-Silicate,CMAS)侵蚀对柱状晶间微裂纹附近温度场、应力场以及能量释放率的影响规律,建立含微裂纹的电子束物理气相沉积(Electron Beam-Physical Vapor Deposition,EB-PVD)热障涂层数值模型。分析了材料常数、裂纹角度及裂纹长度对微裂纹尖端场的影响,详细讨论了循环热载荷下CMAS对微裂纹特性的影响规律,获得了CMAS侵蚀对应力场分布影响的3个不同阶段。结果表明:裂纹尖端应力随CMAS侵蚀深度和涂层间热失配的增加而显著增大;随着CMAS侵蚀时间的延长,涂层的隔热性能降低,裂纹尖端应力显著增大,易造成涂层的分层剥落失效;随着CMAS侵蚀深度的增加,裂纹尖端温度场和应力场以及能量释放率明显变化,且受裂纹角度影响显著。