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Improvement of thermally grown oxide layer in thermal barrier coating systems with nano alumina as third layer 被引量:5
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作者 Mohammadreza DAROONPARVAR Muhamad Azizi Mat YAJID +5 位作者 Noordin Mohd YUSOF Saeed FAR AHANY Mohammad Sakhawat HUSSAIN Hamid Reza BAKHSHESHIRAD Z.VALEFI Ahmad ABDOLAHI 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第5期1322-1333,共12页
A thermally grown oxide (TGO) layer is formed at the interface of bond coat/top coat. The TGO growth during thermal exposure in air plays an important role in the spallation of the ceramic layer from the bond coat. ... A thermally grown oxide (TGO) layer is formed at the interface of bond coat/top coat. The TGO growth during thermal exposure in air plays an important role in the spallation of the ceramic layer from the bond coat. High temperature oxidation resistance of four types of atmospheric plasma sprayed TBCs was investigated. These coatings were oxidized at 1000 °C for 24, 48 and 120 h in a normal electric furnace under air atmosphere. Microstructural characterization showed that the growth of the TGO layer in nano NiCrAlY/YSZ/nano Al2O3 coating is much lower than in other coatings. Moreover, EDS and XRD analyses revealed the formation of Ni(Cr,Al)2O4 mixed oxides (as spinel) and NiO onto the Al2O3 (TGO) layer. The formation of detrimental mixed oxides (spinels) on the Al2O3 (TGO) layer of nano NiCrAlY/YSZ/nano Al2O3 coating is much lower compared to that of other coatings after 120 h of high temperature oxidation at 1000 °C. 展开更多
关键词 high temperature oxidation nano thermal barrier coatings tgo layer SPINELS
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Review of Numerical Simulation of TGO Growth in Thermal Barrier Coatings 被引量:1
2
作者 Quan Wen Fulei Jing +2 位作者 Changxian Zhang Shibai Tang Junjie Yang 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2022年第8期361-391,共31页
Thermally grown oxide(TGO)is a critical factor for the service life of thermal barrier coatings(TBC).Numerical simulations of the growth process of TGO have become an effective means of comprehensively understanding t... Thermally grown oxide(TGO)is a critical factor for the service life of thermal barrier coatings(TBC).Numerical simulations of the growth process of TGO have become an effective means of comprehensively understanding the progressive damage of the TBC system.At present,technologies of numerical simulation to TGO growth include two categories:coupled chemical-mechanical methods and mechanical equivalent methods.The former is based on the diffusion analysis of oxidizing elements,which can describe the influence of bond coat(BC)consumption and phase transformation in the growth process of TGO on the mechanical behavior of each layer of TBC,and has high accuracy for the thickness evolution of TGO,but they cannot describe the lateral growth of TGO and the rumpling phenomenon induced.The latter focuses on describing the final stress and strain state after the growth of a specific TGO rather than the complete growth processes of TGO.Based on the measured TGO thickness growth curve,simulations of thickening and lateral growth can be achieved by directly applying anisotropic volumetric strain to oxidized elements and switching elements properties from the BC to the TGO. 展开更多
关键词 Thermal grown oxide(tgo) numerical simulation thermal barriers coatings(TBC) finite element method lateral growth
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Numerical simulation of TBCs residual stresses by the growth of TGO on typical interface morphology
3
作者 韩志勇 张华 王志平 《China Welding》 EI CAS 2012年第2期64-68,共5页
The effect of TGO ( thermally grown oxide ) growth based on typical interface morphology on residual stresses distribution in thermal barrier coatings was analyzed by ABAQUS software. TGO oxidation kinetics, the rel... The effect of TGO ( thermally grown oxide ) growth based on typical interface morphology on residual stresses distribution in thermal barrier coatings was analyzed by ABAQUS software. TGO oxidation kinetics, the relationship between TGO thickness and thermal cycles number, and typical morphology including sinusoid , cone and groove were considered in the calculation process. 13 FEM (finite element method) models with different TGO thickness based on uniform interface morphology were established for analysis. The calculation results show that TCC ( top ceramic coating ) /TGO and TGO/BC (bond coating) interface residual stresses are affected significantly by inter)hce morphology and TGO thickness, both of which increase significantly with TGO growth ; the stress level in TCC/TGO interface is greater than that of TGO/BC interface ; each morphology peak exhibits tensile stress while each valley exhibits compressive stress in TCC/TGO interface; stress concentrates in such locations as each morphology center with sharp angle and the stress reaches the maximal value at the tip of each angle. 展开更多
关键词 thermal barrier coatings FEM residual stress interface morphology tgo growth
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热障涂层高温TGO生长变化 被引量:5
4
作者 韩志勇 王晓梅 王志平 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期5-8,113,共5页
通过Abaqus有限元分析软件对热障涂层在高温氧化过程中的热氧化物层(themally growth oxide,TGO)生长机制进行研究.结果表明,当高温氧化到100 h时,TGO厚度由初始的0.5μm生长至6.7μm且在不同位置TGO的厚度略微不同.随着高温时间的增加... 通过Abaqus有限元分析软件对热障涂层在高温氧化过程中的热氧化物层(themally growth oxide,TGO)生长机制进行研究.结果表明,当高温氧化到100 h时,TGO厚度由初始的0.5μm生长至6.7μm且在不同位置TGO的厚度略微不同.随着高温时间的增加,热障涂层在TGO的波峰、波谷以及涂层边界处容易出现应力较大值,且和周围材料相比应力明显较大,此时,这些位置容易达到材料开裂临界应力,形成裂纹萌生点,使得涂层失效.在高温氧化过程中,涂层吸收总能量为43.6 J,其中少部分转化为涂层变形所消耗的能量,剩下的能量为高温氧化过程中涂层成分改变,微观组织改变以及裂纹萌生扩展提供能量. 展开更多
关键词 热障涂层 热氧化物 Abaqus有限元软件
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EB-PVD热障涂层TGO三维结构分析 被引量:2
5
作者 敖波 钟建兰 古玉祺 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期136-142,共7页
热生长氧化物(TGO)的厚度及形貌是影响热障涂层热应力的关键因素。首先开展了电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层1 050℃恒温氧化实验,采用聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)实现了EB-PVD热障涂层三维成像,获得了576幅热障涂... 热生长氧化物(TGO)的厚度及形貌是影响热障涂层热应力的关键因素。首先开展了电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层1 050℃恒温氧化实验,采用聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)实现了EB-PVD热障涂层三维成像,获得了576幅热障涂层高温氧化48 h后的SEM图像;其次,通过EB-PVD热障涂层三维结构的分割与提取,得到了真实TGO三维结构和柱间孔隙三维分布,实现了TGO层的厚度测量;最后建立了基于TGO三维结构和柱间孔隙三维分布的EB-PVD热障涂层有限元热应力分析模型,分析了真实TGO三维结构和柱间孔隙三维分布对EB-PVD热障涂层热应力的影响。结果表明,TGO层的平均厚度为2.37μm,有限元模型中最大拉应力为403 MPa,最大压应力为-282 MPa,最大拉应力与最大压应力均出现在陶瓷层中的柱间孔隙处。 展开更多
关键词 电子束物理气相沉积 热生长氧化物 聚焦离子束-扫描电子显微镜 三维结构
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等离子喷涂热障涂层高温TGO的形成与生长研究 被引量:9
6
作者 刘小菊 王腾 +1 位作者 李偲偲 李强 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期91-96,103,共7页
目的研究热障涂层(TBC)和纯粘结层(BC)在1100℃下的氧化动力学,探讨热障涂层中热生长氧化物(TGO)组织结构的演化规律。方法运用大气等离子喷涂技术(APS)制备涂层,对比分析热障涂层和纯粘结层涂层在1100℃下等温氧化2,5,10,20,50,100,200... 目的研究热障涂层(TBC)和纯粘结层(BC)在1100℃下的氧化动力学,探讨热障涂层中热生长氧化物(TGO)组织结构的演化规律。方法运用大气等离子喷涂技术(APS)制备涂层,对比分析热障涂层和纯粘结层涂层在1100℃下等温氧化2,5,10,20,50,100,200,350 h后TGO的厚度变化,并对粘结层表面和热障涂层截面分别进行XRD和SEM分析。结果热障涂层和纯粘结层在1100℃下的氧化动力学均遵循抛物线规律,其氧化速率常数分别为0.344,0.354μm/h0.5。等温氧化5 h后,TGO的主要成分为α-Al2O3;随氧化时间的增加,生成Cr2O3、尖晶石、Co O和Ni O的混合氧化物;等温氧化100 h后,Co O消失,Ni O的含量减少,Cr2O3和尖晶石氧化物的含量增加;等温氧化350 h后,TGO中出现了裂纹,但涂层仍未剥落,TGO最终由顶层多孔的混合氧化物层和底层具有柱状晶结构的α-Al2O3层组成。结论顶层陶瓷层(TC)对热障涂层氧化速率常数的影响很小。TGO中α-Al2O3首先形成并以柱状结晶的方式生长,混合氧化物在α-Al2O3上形成,TGO生长速度逐渐变缓。 展开更多
关键词 APS 热障涂层 等温氧化 热生长氧化物 生长动力学 微观结构
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TGO对热障涂层失效的作用分析 被引量:7
7
作者 陈慧君 李其连 +1 位作者 程旭东 陈良国 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期5-7,22,共4页
热生长氧化物(TGO)的形成与长大是热障涂层失效的根本原因。先在IC10高温合金基体上超音速火焰喷涂(HVOF)NiCoCrAlTaY粘结层(BC层),再等离子喷涂二元稀土氧化物稳定氧化锆Sc2O3-Y2O3-ZrO2,喷涂样在1 100℃恒温氧化,利用扫描电镜(SEM)、... 热生长氧化物(TGO)的形成与长大是热障涂层失效的根本原因。先在IC10高温合金基体上超音速火焰喷涂(HVOF)NiCoCrAlTaY粘结层(BC层),再等离子喷涂二元稀土氧化物稳定氧化锆Sc2O3-Y2O3-ZrO2,喷涂样在1 100℃恒温氧化,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪对断面形貌、成分进行分析,讨论了TGO的形成机理及其与热障涂层失效的关系。结果表明:随着恒温氧化时间增加,TGO层底部的Al含量下降,上部、中间弥散颗粒及底部的Ni含量均增加,上部、中间弥散颗粒中Cr含量均减少;喷涂样氧化140 h后,TGO层由靠近陶瓷层的富(Cr,Al)2O3层、弥散其间的富Ni颗粒和靠近BC层的Al2O3层组成;TGO的生长速度先由Al与O2化学反应速度决定,接着受BC层金属元素扩散速度影响,最后由化学反应速度和扩散速度共同控制;减少TGO中的有害氧化物含量以降低涂层内的应力,可有效提高涂层的使用寿命。 展开更多
关键词 热障涂层 热生长氧化物 涂层失效 生长速度
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热障涂层的界面形貌对TGO层生长行为的作用机制 被引量:6
8
作者 唐健江 于方丽 +3 位作者 张海鸿 白宇 王俊文 刘艳玲 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期113-119,共7页
通过对陶瓷层/粘接层界面应力和热生长氧化物(thermally grown oxides,TGO)层的生长规律分析,研究涂层界面凸起对TGO生长行为的作用机制。结果表明:TGO在陶瓷层/粘接层界面凸起区域的生长速率高于其他区域;由ANSYS有限元软件应力分析可... 通过对陶瓷层/粘接层界面应力和热生长氧化物(thermally grown oxides,TGO)层的生长规律分析,研究涂层界面凸起对TGO生长行为的作用机制。结果表明:TGO在陶瓷层/粘接层界面凸起区域的生长速率高于其他区域;由ANSYS有限元软件应力分析可知,随着界面粗糙度的增加(10μm增至20μm),涂层的界面应力增加(185 MPa增到406 MPa);TGO层的厚度增加(1.6μm增至9.3μm)同样会使界面应力增加(142 MPa增大到574 MPa);此外,在高温氧化过程中,陶瓷层/粘接层界面凸起区域主要表现为拉应力,凹陷区域为压应力;拉应力能够促进TGO层的快速生长,压应力则会抑制TGO的生长速率;在保证涂层有效结合强度的前提下,降低粘接层的表面粗糙度,能够有利于降低涂层的界面应力以及减缓TGO的生长速率,从而提高热障涂层高温稳定性。 展开更多
关键词 热障涂层 界面形貌 界面应力 tgo生长行为
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TGO及初始裂纹对热障涂层裂纹形核与扩展影响的有限元分析 被引量:4
9
作者 李佐君 梁伟 +1 位作者 钟舜聪 戴晨煜 《失效分析与预防》 2021年第5期300-308,313,共10页
针对热障涂层系统裂纹的形核位置变化与扩展失效过程及其机理,提出采用内聚力单元分析热氧化物(TGO)层/陶瓷(TC)层界面裂纹的形核位置及扩展,采用扩展有限元法分析TGO层厚度、粗糙度以及TC初始裂纹对新TC、TGO裂纹形核位置及扩展的影响... 针对热障涂层系统裂纹的形核位置变化与扩展失效过程及其机理,提出采用内聚力单元分析热氧化物(TGO)层/陶瓷(TC)层界面裂纹的形核位置及扩展,采用扩展有限元法分析TGO层厚度、粗糙度以及TC初始裂纹对新TC、TGO裂纹形核位置及扩展的影响。结果表明:TGO/TC界面承受热循环载荷后,界面裂纹首先出现在近波峰处同时向两侧扩展;在冷却过程中,随着TGO初始厚度增加,TC裂纹的形核位置由波峰转向近波峰处而裂纹扩展长度没有明显变化,TGO裂纹形核位置不变但裂纹长度明显增加;随着TGO粗糙度的不断减小,TC裂纹形核位置由近波峰向中部转移,而裂纹扩展长度没有明显变化。当粗糙度减小到一定程度,TC裂纹被抑制。而TGO裂纹的形核位置没有变化,但裂纹扩展长度随着TGO粗糙度减小而增大;初始横向TC裂纹越长,TGO裂纹也越长。近波峰与中部的初始竖直TC裂纹能有效地抑制新的TC裂纹形核与扩展。本研究为热障涂层微裂纹失效机理提供了理论支撑。 展开更多
关键词 热障涂层 内聚力单元 扩展有限元 热氧化层 裂纹
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DEVELOPMENT OF INCONEL~ ALLOY 783,A LOW THERMAL EXPANSION,CRACK GROWTH RESISTANT SUPERALLOY 被引量:25
10
作者 J.H.Thndermann(Inco Alloys International, Inc., Huntington, WV 25705, USA ) 《Acta Metallurgica Sinica(English Letters)》 SCIE EI CAS CSCD 1996年第6期503-507,共5页
Low thermal expansion superalloys have been used for a number of years in a variety of applications, including gas turbine engines. The low thermal expansion characteristics of the most widely used class of materials ... Low thermal expansion superalloys have been used for a number of years in a variety of applications, including gas turbine engines. The low thermal expansion characteristics of the most widely used class of materials are derived from the ferromagnetic characteristics of Ni, Fe, and Co-based austenitic matrices containing little or no Cr.Alloy developments have been aimed at improving the oxidation resistance and stress accelerated grain boundary oxygen (SAGBO) attack.INCONEL alloy 783 is an oxidation resistant, low coefficient of thermal expansion superalloy developed for gas turbine applications. Alloy 783 represents a culmination in the development, of an alloy system with very high alumtnum content that, in addition to forming γ′,causes βaluminide phase precipitation in the austenitic matrix.This type of structure can be processed to resist both SAGBO and general oxidation,while providing low thermal expansion and useful mechanical properties up to 700℃.Key aspects of the alloy's development are presented. 展开更多
关键词 coefficient of thermal expansion oxidation resistance crack growth resistance SAGBO INCONEL alloy 783 alloy 718 gamma prime phase beta phase
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陶瓷层孔隙对热障涂层TGO界面残余应力影响的有限元研究 被引量:2
11
作者 戴晨煜 钟舜聪 +1 位作者 伏喜斌 黄学斌 《无损检测》 2019年第8期30-35,共6页
作为一种热障涂层不可避免的结构缺陷,孔隙的存在具有随机性,其分布位置会给TGO(热生长氧化层)界面残余应力带来巨大影响。为了更好地了解孔隙率对热障涂层TGO界面残余应力的影响,考虑单个孔隙对TGO界面残余应力的影响,通过改变孔隙与TG... 作为一种热障涂层不可避免的结构缺陷,孔隙的存在具有随机性,其分布位置会给TGO(热生长氧化层)界面残余应力带来巨大影响。为了更好地了解孔隙率对热障涂层TGO界面残余应力的影响,考虑单个孔隙对TGO界面残余应力的影响,通过改变孔隙与TGO界面的距离、孔隙位置及孔隙的尺寸,来分析TGO界面残余应力的变化情况。结果表明:当半径为5μm的圆形孔隙与TGO/TC界面距离为35μm时,孔隙几乎对TGO界面残余应力没有影响,孔隙离界面越近,对残余应力的大小及分布影响越大;距离一定时,孔隙尺寸越小对界面残余应力的影响越小。 展开更多
关键词 热障涂层 孔隙率 热生长氧化层
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Identification of C9-C11 unsaturated aldehydes as prediction markers of growth and feed intake for non-ruminant animals fed oxidized soybean oil
12
作者 Jieyao Yuan Brian J.Kerr +1 位作者 Shelby M.Curry Chi Chen 《Journal of Animal Science and Biotechnology》 SCIE CAS CSCD 2020年第4期1033-1046,共14页
Background: The benefits of using the oxidized oils from rendering and recycling as an economic source of lipids and energy in animal feed always coexist with the concerns that diverse degradation products in these ox... Background: The benefits of using the oxidized oils from rendering and recycling as an economic source of lipids and energy in animal feed always coexist with the concerns that diverse degradation products in these oxidized oils can negatively affect animal health and performance. Therefore, the quality markers that predict growth performance could be useful when feeding oxidized oils to non-ruminants. However, the correlations between growth performance and chemical profiles of oxidized oils have not been well examined. In this study, six thermally oxidized soybean oils(OSOs) with a wide range of quality measures were prepared under different processing temperatures and processing durations, including 45 °C-336 h;67.5 °C-168 h;90 °C-84 h;135 °C-42 h;180 °C-21 h;and225 °C-10.5 h. Broilers and nursery pigs were randomly assigned to diets containing either unheated control soybean oil or one of six OSOs. Animal performance was determined by measuring body weight gain, feed intake,and gain to feed ratio. The chemical profiles of OSOs were first evaluated by common indicative tests, including peroxide value, thiobarbituric acid reactive substances, p-anisidine value, free fatty acids, oxidized fatty acids,unsaponifiable matter, insoluble impurities, and moisture, and then analyzed by the liquid chromatography-mass spectrometry-based chemometric analysis.Results: Among common quality indicators, p-anisidine value(An V), which reflects the level of carbonyl compounds,had the greatest inverse correlation with the growth performance of both broilers and pigs, followed by free fatty acids and oxidized fatty acids. Among the 17 aldehydes identified in OSOs, C9-C11 alkenals, especially 2-decenal and 2-undecenal, had stronger inverse correlations(r <-0.8) with animal performance compared to C5-C8 saturated alkanals,suggesting that chain length and unsaturation level affect the toxicity of aldehydes.Conclusions: As the major lipid oxidation products contributing to the An V, individual C9-C11 unsaturated aldehydes in heavily-oxidized oils could function as effective prediction markers of growth and feed intake in feeding non-ruminants. 展开更多
关键词 ALDEHYDES BROILER growth performance Pig thermally oxidized soybean oil
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Wrinkling and Growth Mechanism of CuO Nanowires in Thermal Oxidation of Copper Foil
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作者 Fa-chun Lai Suan-zhi Lin +2 位作者 Zhi-gao Chen Hai-long Hu Li-mei Lin 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2013年第5期585-589,I0004,共6页
We report a systematic study on wrinkling and CuO nanowires (NWs) growth in the thermal oxidation of copper foil. Copper foils with thickness of 0.5 mm were thermally oxidized in air at 500℃ for 0.5-10 h. It is fou... We report a systematic study on wrinkling and CuO nanowires (NWs) growth in the thermal oxidation of copper foil. Copper foils with thickness of 0.5 mm were thermally oxidized in air at 500℃ for 0.5-10 h. It is found that all the samples have wrinkles and the size of the wrinkles increases with the oxidation time increasing. CuO NWs can grow on both the sidehill and hilltop of wrinkle. The CuO NWs on sidehill are longer and denser than those on hilltop. The growth direction of the CuO NWs on sidehill is not vertical to the substrate but vertical to their growth surfaces. The process of wrinkling and CuO NWs growth can be divided into three stages: undulating, voiding, and cracking. The CuO NWs on both sidehill and hilltop grow at the undulating stage. However, only the CuO NWs on sidehill grow and those on hilltop stop growing at the voiding and cracking stages because of the void in hilltop. The local electric field in a wrinkle at undulating stage was calculated, and it is found that the difference of local electric field strengths between hilltop and sidehill is small, which indicates that the predominant driving force for the diffusion of Cu ion during CuO NWs growth is internal stress. 展开更多
关键词 CuO nanowire WRINKLING Thermal oxidation growth mechanism
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镀铝对CoCrNiAlY-YSZ-LaMgAl_(11)O_(19)双陶瓷热障涂层高温抗氧化行为的影响
14
作者 解志文 陶浩天 +3 位作者 刘天新 陈永君 胡素影 马北一 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期58-63,共6页
采用电弧离子镀(AIP)技术在CoCrNiAlY-YSZ-LaMA双陶瓷涂层表面沉积一层Al镀层,利用XRD、SEM和EDS等微尺度分析表征方法,全面解析涂层在大气暴露过程中的高温氧化行为。研究结果表明,未镀铝LaMA层在氧化过程中发生严重体积收缩,导致纵向... 采用电弧离子镀(AIP)技术在CoCrNiAlY-YSZ-LaMA双陶瓷涂层表面沉积一层Al镀层,利用XRD、SEM和EDS等微尺度分析表征方法,全面解析涂层在大气暴露过程中的高温氧化行为。研究结果表明,未镀铝LaMA层在氧化过程中发生严重体积收缩,导致纵向微裂纹萌生和扩展。这些微裂纹成为氧气向内部扩散的通道,导致涂层呈现持续氧化增重趋势、TGO快速生长和严重的元素扩散,并最终加剧涂层断裂失效。但镀铝涂层样品表现出更好的高温抗氧化性能与结构稳定性,高温氧化过程中,表面Al镀层与氧气发生原位反应生成致密Al2O3屏障层,有效阻止或延迟氧气内部渗透,使TGO缓慢生长,其氧化增重从20h时的8.59mg/cm^(2)略微上升到80h时的9.46mg/cm^(2)。本研究结果为双陶瓷热障涂层的延寿设计与界面热生长应力调控开辟出全新技术途径和理论视野。 展开更多
关键词 双陶瓷热障涂层 Al镀层 高温抗氧化性能 热生长氧化物(tgo) 结构稳定性
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TGO的生长厚度对热障涂层失效机理的应力分析
15
作者 朱梦颖 《贵阳学院学报(自然科学版)》 2021年第2期65-72,共8页
热障涂层是在高温合金表面涂覆一层低热导率的陶瓷层,将金属材料的高强度、高韧性和陶瓷材料的隔热性结合起来的涂层系统,已经在航空、航天以及船舶等行业得到了广泛应用。热障涂层为复合结构,陶瓷层的剥落失效是阻碍其发展应用的最主... 热障涂层是在高温合金表面涂覆一层低热导率的陶瓷层,将金属材料的高强度、高韧性和陶瓷材料的隔热性结合起来的涂层系统,已经在航空、航天以及船舶等行业得到了广泛应用。热障涂层为复合结构,陶瓷层的剥落失效是阻碍其发展应用的最主要因素。热障涂层的失效由众多因素共同作用造成,在多因素共同作用下涂层内部产生复杂应力场,涂层在复杂应力场的作用下剥落失效。因此,研究不同因素作用下热障涂层的应力场分布特征具有重要的意义。本文基于热障涂层结构建立了有限元模型,在充分考虑蠕变的基础上,研究热障涂层自身的因素TGO热生长氧化物厚度对其内部应力场分布及应力水平的影响规律。基于应力分布特征,TGO厚度对热障涂层的失效模式起到控制性的作用;基于应力水平分析结果,影响较为显著。 展开更多
关键词 热障涂层 应力场分析 tgo厚度 等离子喷涂
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锆基陶瓷热障涂层的腐蚀研究进展
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作者 韩旭 耿洪滨 +2 位作者 王铀 李仰 张晓东 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期89-103,共15页
近年来随着航空与航海工业的迅速发展,具有耐高温、长寿命、耐腐蚀等优势的发动机叶片成为开发新一代航空发动机和涡轮发动机的重要一环。热障涂层(TBCs)作为常用的热防护技术,一方面可为发动机叶片部分金属基底提供隔热保护,使其免受... 近年来随着航空与航海工业的迅速发展,具有耐高温、长寿命、耐腐蚀等优势的发动机叶片成为开发新一代航空发动机和涡轮发动机的重要一环。热障涂层(TBCs)作为常用的热防护技术,一方面可为发动机叶片部分金属基底提供隔热保护,使其免受高温气体的影响;但另一方面,更高的发动机工作温度使得叶片及其表面TBCs遭受严重的环境沉积物腐蚀,造成过早失效,腐蚀类型主要有热腐蚀、CMAS腐蚀、熔盐腐蚀等。腐蚀已成为限制TBCs工作温度和服役寿命的难题,抗腐蚀防护是目前TBCs领域研究的重点。本文首先简述了以氧化钇稳定氧化锆陶瓷(YSZ)为主的热障涂层材料的主要特性,再简述了TBCs的不同腐蚀的反应机理,重点从涂层的微观结构设计、梯度涂层的设计、涂层成分改性及掺杂改性等方面与涂层腐蚀过程之间的影响关系出发,阐述了TBCs改性方法与涂层腐蚀的特点。提出未来涂层改进与防护的几种方法,最后对TBCs的腐蚀防护发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 热障涂层(TBCs) 氧化钇稳定氧化锆陶瓷(YSZ) 腐蚀失效 热生长氧化物(tgo) 改性
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YZrHf热障涂层的制备及热震性能分析
17
作者 洪启 吴鸿燕 +3 位作者 王善林 郭树军 陈玉华 柯黎明 《精密成形工程》 北大核心 2024年第1期87-96,共10页
目的研究喷涂态YZrHf热障涂层的微观组织及其抵抗高温热冲击的性能,探讨高温条件下热生长氧化物(TGO)对陶瓷层的影响。方法采用大气等离子喷涂(APS)技术制备厚度约为300μm的YZrHf热障涂层,并将涂层在950℃下保温15min后进行水冷循环热... 目的研究喷涂态YZrHf热障涂层的微观组织及其抵抗高温热冲击的性能,探讨高温条件下热生长氧化物(TGO)对陶瓷层的影响。方法采用大气等离子喷涂(APS)技术制备厚度约为300μm的YZrHf热障涂层,并将涂层在950℃下保温15min后进行水冷循环热震实验,直至涂层剥落失效,使用SEM、EDS、X射线衍射仪对制备态及热震实验后的热障涂层微观组织进行分析。结果涂层表面粗糙不平且分布有十几到几十微米长度的网状裂纹,这些相互贯通的裂纹为氧气的进入提供了通道。经过101次循环热震实验后,涂层部分区域剥落失效,SEM结果显示,在陶瓷层/黏结层界面处、黏结层内部均出现了热生长氧化物,且在陶瓷层中分布有横向、纵向的贯通性裂纹,而在TGO生长区域,也出现了一些小裂纹,但涂层并未剥落。经测定分析可知,TGO的主要成分为Al_(2)O_(3)、Cr_(2)O_(3)、NiO以及尖晶石氧化物组成的混合物(CSN)。结论热震实验后TGO层中Al元素贫化,Ni、Cr等元素向界面处迁移参与反应,同时尖晶石氧化物以α-Al_(2)O_(3)为基础形成,这些氧化物的存在会产生对陶瓷层的压应力,加速涂层的开裂失效;涂层中掺杂的HfO2能够阻止Al的外扩散,降低氧化层的生长速率。 展开更多
关键词 热障涂层 等离子喷涂 热震性能 显微组织 热生长氧化物tgo
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熔盐环境下热障涂层的等温热腐蚀行为研究 被引量:9
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作者 白致铭 郭磊 +2 位作者 梁天权 郭洪波 宫声凯 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期123-127,134,共6页
采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)在镍基高温合金表面制备了YSZ/NiCoCrAlY双层结构热障涂层,研究了其在熔盐环境下的等温热腐蚀行为。结果表明,涂层在加热过程中发生相变引起体积收缩,导致涂层内部产生微裂纹。熔盐填充涂层内微裂纹和柱... 采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)在镍基高温合金表面制备了YSZ/NiCoCrAlY双层结构热障涂层,研究了其在熔盐环境下的等温热腐蚀行为。结果表明,涂层在加热过程中发生相变引起体积收缩,导致涂层内部产生微裂纹。熔盐填充涂层内微裂纹和柱状晶间隙,降低了涂层的应变容限,引起涂层内应力升高。同时,熔盐促使热生长氧化层(TGO)碱性溶解,产生疏松多孔的氧化物层,导致TGO层加速增厚。在热应力作用下,疏松层氧化物破碎,最终导致涂层剥落。 展开更多
关键词 热障涂层 电子束物理气相沉积 熔盐 等温热腐蚀 热生长氧化层(tgo)
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混合氧化物对等离子喷涂热障涂层热循环寿命的影响 被引量:8
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作者 董会 杨冠军 +1 位作者 雒晓涛 李长久 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期21-28,共8页
采用梯度热循环试验与理论模型相结合的方式研究了混合氧化物对热障涂层寿命的影响。喷涂态热障涂层系统由Inconel 738基体、冷喷涂沉积的NiCoCrAlTaY粘结层(BC)及大气等离子喷涂制备的ZrO2+Y2O3(8%)陶瓷层组成。在1 150℃空气气氛条件... 采用梯度热循环试验与理论模型相结合的方式研究了混合氧化物对热障涂层寿命的影响。喷涂态热障涂层系统由Inconel 738基体、冷喷涂沉积的NiCoCrAlTaY粘结层(BC)及大气等离子喷涂制备的ZrO2+Y2O3(8%)陶瓷层组成。在1 150℃空气气氛条件下,经过保温20h制备了含有混合氧化物的涂层。每个热循环包括70s的加热,50s的保温及120s的压缩空气冷却。陶瓷层表面最高温度为1 150℃,此时250μm厚的陶瓷层隔热150℃。结果表明:涂层中存在混合氧化物时,其寿命显著降低,且涂层寿命降低程度与混合氧化物和α-Al2O3生长诱发的YSZ应变量,以及混合氧化物的覆盖率有关。与α-Al2O3相比,较高生长速率的混合氧化物易诱发YSZ产生较高的应变,过早地诱发涂层未结合界面扩展、合并,进而导致涂层快速失效。 展开更多
关键词 热障涂层(TBC) 混合氧化物 热生长氧化物(tgo) 梯度热震
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等离子喷涂热障涂层热震失效过程及残余应力分析 被引量:7
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作者 王志平 林小娉 +1 位作者 贾鹏 丁坤英 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期116-120,共5页
采用等离子喷涂技术在高温合金上制备了热障涂层(粘接层为NiCoCrAlY,陶瓷层为ZrO2-8%Y2O3),利用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(RFS)等试验手段研究了热障涂层热震失效的过程及残余应力大小和分布状态。结果表明:150次热循环后,陶瓷层和热生... 采用等离子喷涂技术在高温合金上制备了热障涂层(粘接层为NiCoCrAlY,陶瓷层为ZrO2-8%Y2O3),利用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(RFS)等试验手段研究了热障涂层热震失效的过程及残余应力大小和分布状态。结果表明:150次热循环后,陶瓷层和热生长氧化物(TGO)生成裂纹,其中陶瓷层的裂纹已扩展至TGO;350次热循环后,出现贯通陶瓷层与金属过渡层的纵向裂纹,涂层局部出现剥离,剥离位置位于TGO与陶瓷层界面;拉曼光谱(RFS)分析结果显示TGO内应力水平分布不均,局部厚大区和凸凹处残余应力较大,是裂纹萌生、扩展的主要部位。 展开更多
关键词 热障涂层 热循环 残余应力 热生长氧化物
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