热障涂层界面化合物与残余应力演变研究

韩玉君^1,2，叶福兴^1,2，陆冠雄¹，刘彻¹，郝杰¹

1. 天津大学天津市现代连接技术重点实验室2. 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室

摘 要：用超音速氧燃料热喷涂在铁基合金上制备热障涂层粘结层,用大气等离子热喷涂技术制备陶瓷层。研究了高温氧化后其界面化合物和残余应力的演变。结果表明,随着高温氧化的进行,TGO和BC/基体界面均有氧化物生成,但生长形貌和趋势并不一致。TGO由Al2O3层与尖晶石层组成;BC/基体界面氧化物为单一Al2O3,且存在层状和块状两种形貌。合金的热化学动力学引起元素Co和Ni向基底扩散比较严重,Al元素扩散止于界面氧化物层,基本不向铸铁基底扩散,Fe元素会向粘结层方向扩散。TGO残余应力的演化分为0~15 h和15~100 h 2个阶段,且残余应力与TGO的凹凸生长形貌及其物相组成密切相关;而BC/基体界面单一氧化物的残余应力基本稳定,不受其生长形貌影响。

关键词：超音速氧燃料热喷涂;热障涂层;高温氧化;尖晶石;残余应力;