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APS Yb2SiO5在1300℃的热循环性能

时间:2021-04-27 18:59:41  来源:  作者:

抗热震性能是“两机”,尤其是航空发动机的主要考核性能。如前所述,参照相关的行业标准对APS EBC样品进行热循环性能的表征。如图1所示,为样品在35次考核后的宏观图。原始喷涂态涂层宏观表面较光滑,但经过5次循环后,表面出现了明显的凹凸起伏,这是因为表面的分解产物Yb203经加热到1300保温10min,在瞬间置于去离子水中时,会与水发生反应,生成YbOH3。与此同时,瞬间冷却产生的巨大应力,表面原本存在的微裂纹将成为大量裂纹源,使结合较弱的粒子掉落,产生大量的剥落坑。

15次水淬时,在涂层边缘开始产生少量剥落。当进行到35次时,边缘的剥落面积增大,但在涂层中也产生了贯穿的横向裂纹。经过分析,涂层产生的宏观裂纹主要来源于SiCf/SiC CMC基体,在样品背面,可看出基体经过35热震实验后已产生明显的变形,最终从中间发生断裂而拉裂涂层。此次考核用基体由中南大学提供,采用紧密的纤维编织方法,导致其在热循环过程中不能够充分的进行应力释放,从而导致基体和涂层提前失效。对比PS-PVD EBC的实验结果,在30次时才有少量剥落,故APS EBC在抗热震性能方面有还有待提高。样品首先在边缘剥落的主要原因为:边缘更容易产生应力集中,且直接暴露于环境中,无周围涂层进行约束,故应力首先在边缘释放。而APS工艺本身较PS-PVD而言的低功率、快冷的特点,则更易在涂层中产生大量参与应力,故在热循环性能中的表现较差。

 

1 APS EBC35次水淬实验后的表面形貌

断裂后的样品形貌背后图如235次热循环后,对比未测试前的基体形貌,基体已被水蒸气严重腐蚀,又在热应力释放下产生大的贯穿裂纹。这些表明对SiC/SiC CMC进行环境障涂层防护是提高其服役寿命的关键措施,对于基体本身的抗热震性能,需要上游原料研究机构进行进一步探索。

 

2 APS EBC 35次水淬后无涂层基体形貌


 

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