第十五届全国表面工程大会

热障涂层是沉积于航空发动机金属热端部件的一层陶瓷涂层，可以提高金属基体的工作温度与抗腐蚀性能。航空发动机服役过程受环境沉积物（CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂, CMAS）腐蚀的威胁，传统8YSZ涂层在CMAS腐蚀下会发生Y³⁺快速析出，导致涂层过早失效。本研究针对8YSZ涂层抗CMAS腐蚀性能不佳的问题，开发了高Y₂O₃掺杂的56YSZ涂层，研究了临界等离子喷涂参数（Critical Plasma Spray Parameter, CPSP）与力学性能间的定量关系，厘清了不同温度下的CMAS腐蚀行为。结果表明，涂层孔隙率随CPSP值的增加从14.62±0.84%降低至7.00±0.38%，致密的涂层结构导致结合强度、硬度与弹性模量均随CPSP的增加而增加；在1000℃热循环中，涂层热应力水平随热循环的进行不断降低而残余应力水平不断增加，有限元模拟表明冷却阶段过高的残余应力是导致陶瓷层界面失效的主要原因；在1350℃CMAS腐蚀中，腐蚀层厚度的增速随腐蚀时间的累积逐渐变缓，腐蚀产物主要包括c-ZrO₂、磷灰石相及钇铝石榴石相，磷灰石相和钇铝石榴石相在腐蚀产物层共同形成致密层，阻挡了CMAS溶体渗透，提升了56YSZ涂层的抗CMAS腐蚀性能。
 

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