第十四届全国表面工程大会

115 / 2022-09-16 10:20:26

Si-HfO2/Yb2Si2O7-Yb2SiO5环境障碍涂层（EBC）的组织结构与抗氧化耐水氧腐蚀性能

环境障涂层,Yb2Si2O7-Yb2SiO5,抗氧化,抗水氧腐蚀

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采用大气等离子喷涂技在方形微织构化的SiC陶瓷表面，制备Si-HfO₂/Yb₂Si₂O₇-Yb₂SiO₅环境障碍层（EBC），研究不同成分与组织结构对抗氧化耐水氧腐蚀性能的影响。结果表明：不同Si/HfO₂比例的粘结层在1300℃下氧化100 h，对比发现6Si/4HfO₂粘结层在氧化过程中形成了较多的HfSiO₄，消耗了部分Si的氧化产物SiO₂（HfO₂+SiO₂=HfSiO₄），保持较低的氧化速率，且HfSiO₄具有一定的钉扎作用，有助于提升粘结层的断裂韧性。进而在优选的6Si/4HfO₂粘结层上制备不同比例成分的3Yb₂Si₂O₇/1Yb₂SiO₅、1Yb₂Si₂O₇/1Yb₂SiO₅、1Yb₂Si₂O₇/3Yb₂SiO₅EBC层，表征涂层在1300℃/90%H₂O-10%O₂水氧环境下的腐蚀特性，SiO₂在晶界上的富集使得晶界处总蒸汽压比晶面处总蒸汽压低，产生了晶面腐蚀特征，部分区域铝富集表现出山脊状腐蚀形貌，此为Yb₂SiO₅与气态Al(OH)₃反应形成的具有石榴石结构的反应产物。1Yb₂Si₂O₇/3Yb₂SiO₅EBC层的水氧腐蚀速率最低，但因Yb₂SiO₅热膨胀系数与粘结层差异较大且呈现各向异性，在腐蚀100 h后涂层出现明显剥落；而Yb₂Si₂O₇与粘结层膨胀系数差异较小，使得3Yb₂Si₂O₇/1Yb₂SiO₅EBC层在腐蚀100 h后仍与粘结层具有较好的结合。