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超音速等离子喷涂ScYSZ热障涂层结构设计与热冲击性能研究

热障涂层,ScYSZ,结构设计,热冲击

热障涂层的高温服役寿命与其结构类型密切相关。本文利用超音速等离子喷涂（SAPS）系统制备了不同结构的ScYSZ热障涂层，并对其在1300℃的热冲击性能进行研究。结果表明，薄片亚微米结构涂层由于抗烧结性能不足导致其在1300℃火焰热冲击寿命仅为286次；具有良好抗烧结性能的纳米未熔颗粒/层状组织“双模式”结构可以显著提高涂层热冲击寿命，其中未熔颗粒均匀分布的涂层热冲击寿命为376次，而未熔颗粒沿涂层厚度方向梯度分布的涂层热冲击寿命达到了641次，且由于未熔纳米颗粒/层状组织界面裂纹化现象的出现，其隔热温度在热冲击过程中逐渐升高。此外，中间层未熔纳米颗粒含量较高时，可减缓陶瓷表层因高温烧结引起的纵向裂纹的进一步扩展，有利于提高涂层的抗烧结性能与服役寿命，为高性能热障涂层的结构设计提供新的思路。