梯度涂层中的ZrO2 组元作为优异的耐高温陶瓷具有良好的组织与性能热稳定性环境气氛对其影响甚小对大气条件下经900℃10h 热处理后的ZrO2 表面层的XRD 分析表明ZrO2 组元只发生了极少量的t→m 转变（2％（体积分数）左右）和部分t′→ c＋ t 相变（10％（体积分数）左右）因ZrO2 少量的组织变化而引起的涂层体积的微弱变化对涂层宏观形貌的热稳定影响不大。而梯度涂层中的NiCoCrAlY 组元受大气环境中氧化性气氛的作用经高温长时间热处理后发生了严重的氧化图1为机械磨去ZrO2 表面层后对梯度涂层的富ZrO2 区域进行X 射线衍射分析的结果。可见XRD 图中出现了NiO 等氧化物的衍射峰并且随加热温度的升高和加热时间的延长XRD 图中氧化物的衍射峰强度逐渐增大经随炉加热＋900℃8h＋随炉冷却处理后富ZrO2 层中氧化物的衍射峰已超过了Ni的衍射峰强度由此表明NiCoCrAlY 组元发生了氧化形成了NiOAl2O3及Cr2O3 等氧化物。
图1 经大气热处理后梯度涂层中富ZrO2 层的XRD 谱
由此可见涂层中大量氧化物的形成与生长是导致涂层在大气环境中热稳定失效的最主要原因。环境中的氧化性气氛通过ZrO2表面层渗入涂层内部使富ZrO2 区域中的NiCoCrAlY 组元发生氧化氧化产物沿ZrO2表面层中的缺陷（如孔隙、微裂纹等）生长导致ZrO2 表面层中的微裂纹发生粗化与扩展或者在缺陷处诱发新的裂纹的形成与扩展；随着氧化物的继续形成和生长在表面层中形成粗大网状裂纹并发生局部凸起与边缘剥落最终发生ZrO2 表面层碎裂而失效。在真空环境受热时由于未受到氧化性气氛的作用NiCoCrAlY 组元保持了组织与体积的热稳定性涂层也因此未受到损害。
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