超音速火焰喷涂MCrAlY粘结层对热障涂层热震性能的影响.doc

超音速火焰喷涂（HVOF）和等离子喷涂（APS）是两种常见的金属涂层工艺，常用于制备热障涂层（TBC）的粘结层（BC）。本研究对比了这两种方法在高温合金GH99上制备的MCrAlY粘结层对热障涂层热震性能的影响。MCrAlY是一种常用的耐高温、抗氧化的金属合金，常作为TBC的底层，以提高涂层与基体的结合力和整体的耐热性。 研究发现，HVOF喷涂的MCrAlY粘结层具有更平滑的界面，这有利于提高与热障涂层陶瓷层（TC）的结合强度。相比之下，APS喷涂的粘结层界面存在明显的起伏，可能增加界面的应力集中，导致热震过程中涂层的稳定性降低。 在热循环测试中，200次热循环后，采用APS喷涂的TBC出现了陶瓷层的剥落，表明其热震性能较差。这可能是由于APS喷涂产生的涂层微观结构不均匀，导致应力分布不均，易于形成裂纹。相反，HVOF喷涂的TBC仅出现微小的裂纹，且形成的热生长氧化物（TGO）层较厚，这通常意味着更好的热防护能力。 随着热循环次数的增加，残余应力分析通过拉曼光谱（RFS）显示，HVOF喷涂的TBC的残余应力逐渐增大，但即便在400次热循环后，其应力值仍低于APS喷涂的TBC在350次热循环后的应力值。这进一步证明了HVOF喷涂的TBC具有更优的抗热震疲劳性能。 热障涂层的热震性能是衡量其在高温环境下的稳定性和使用寿命的关键指标。热震过程中，涂层经历反复的热膨胀和收缩，产生的应力可能导致涂层的剥落和失效。HVOF喷涂的MCrAlY粘结层能够显著提高TBC的热震性能，延长其在实际应用中的工作寿命。 此外，TGO层的厚度也是影响热震性能的重要因素。较厚的TGO层可以提供额外的热绝缘效果，但过厚可能会引发裂纹的形成。HVOF喷涂的TBC形成的TGO层相对较厚，但其热震性能的优越性表明，该工艺能够在控制TGO生长的同时，保持涂层的完整性。 HVOF火焰喷涂技术在制备MCrAlY粘结层时，能够产生更平滑的界面，减少应力集中，并且在多次热循环后仍能保持较低的残余应力，从而显著提高热障涂层的热震性能和使用寿命。这对于航空航天、能源等领域中要求高耐热性能的部件来说，具有重要的应用价值。