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物相组成对硅酸镱涂层显微结构和耐蚀性能的影响研究

钟鑫; 牛亚然; 朱涛; 王亚文; 石旻昊; 郑学斌 中国科学院上海硅酸盐研究所; 上海201899; 材料与光电研究中心; 中国科学院大学; 北京100049
  • 硅酸镱
  • 环境障碍涂层
  • 物相组成
  • 显微结构
  • 耐蚀性能

摘要:陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composites CMCs)被视为新一代航空发动机热端部件的主要候选材料。然而,陶瓷基复合材料在服役过程中会受到高温水蒸气腐蚀,从而导致材料性能急剧下降。在CMCs 表面制备环境障碍涂层(Environmental barrier coating,EBC)可有效解决这一难题。稀土硅酸盐具有高熔点、与CMCs 匹配的热膨胀系数和良好的耐蚀性能等特点,是最具应用潜力的环境障碍涂层材料。大气等离子体喷涂技术是制备稀土硅酸盐环境障碍涂层的常见方法。本文通过固相反应法制备了不同物相组成的硅酸镱粉体,并采用大气等离子体喷涂方法制备了富 Yb2O3(YS0.75)和富Yb2Si2O7(YS1.25)两种涂层,比较研究了涂层的相组成、微观结构和耐高温水蒸气腐蚀性能。研究发现,YS0.75 涂层主要由Yb2O3 和Yb2SiO5 相组成,结晶度较高,层状结构明显,涂层内有较多裂纹。YS1.25 涂层主要由Yb2SiO5 和Yb2Si2O7 相组成,结晶度较低,片层间结合紧密,涂层含有较多球型气孔。不同物相组成的硅酸镱涂层经1400 oC 高温水蒸气腐蚀后表面均生成Yb2SiO5 层。富Yb2O3 涂层具有更好的耐水蒸气耐蚀性能。

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