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¹，牛亚然¹，朱涛¹，王亚文^1,2，石旻昊¹，郑学斌¹

1. 中国科学院上海硅酸盐研究所2. 材料与光电研究中心中国科学院大学

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1400oC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。

关键词：硅酸镱;环境障碍涂层;物相组成;显微结构;耐蚀性能;