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EBC体系结构发展历程

时间:2020-04-28 21:26:15  来源:  作者:

 单层结构:在基体表面直接涂覆防护涂层被称作为单层结构。第一代EBC中,主要是在SiC,Si3N4等结构陶瓷表面采用等离子喷涂技术沉积莫来石涂层。传统的等离子喷涂技术制备出的莫来石涂层存在严重的相稳定性,在快速冷却中产生大量不稳定的无定型相。在使用过程中,温度的过高导致继续转变为稳态的莫来石,收缩导致开裂分层。 双层结构:在基体上涂覆两层的结构体系被称作为双层结构。针对直接喷涂莫来石涂层的单层结构体系中,存在着大量的不稳定相,通过改进等离子喷涂技术并采用YSZ来稳定莫来石。研究发现Y2O3的质量分数为6%~8%时,具有最佳的稳定效果。YSZ具有较高的熔点以及较低的导率,耐水蒸汽腐蚀,低杨氏模量,高硬度等一系列的优点,能够比没有掺杂YSZ的莫来石结构体系提高使用寿命。在第二代EBC中,添加了Si作为黏结层,有效地增强了涂层与基体之间的结合,并将第一代面层材料由YSZ替换为BSAS。BSAS具有较低的弹性模量和热膨胀系数,与莫来石有较好的匹配。焦春荣等在SiC陶瓷表面采用等离子喷涂工艺制备了BSAS环境障涂层,该涂层在空气中1200℃/200h氧化后,增重0.24%;在0.10MPa、1 200℃、体积分数50%H2O和50% O2高温水氧环境中腐蚀150h后,涂层失重0.87mg/cm2,涂层表面腐蚀厚度小于10μm,无涂层保护试样失重3.4mg/cm2。但是研究发现双层结构体系BSAS涂层无法满足更高的温度并且容易挥发,逐渐的丧失涂层的使用性,为此研究在双层结构上再进行涂覆,来进行保护。梯度结构:基体上进行三层或三层涂覆以上的被称作为梯度结构。在稀土硅酸盐涂层中,构层转变为多层,为Si结合层,莫来石或BSAS涂层为中间层,稀土硅酸盐顶层。Si层通常用作氧吸收剂防止硅基非氧化物基材的氧化。莫来石或BSAS涂层中间层不仅用作防止液体和高温气体的扩散阻挡层,而且还是热生长二氧化硅与顶层之间反应的预防物质。由于稀土硅酸盐顶层具有熔点高,蒸汽挥发性小,导热系数低的特点,因而起到了热和水蒸气绝缘体的重要作用。

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