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常态服役环境中等离子喷涂热障涂层陶瓷层高温烧结相变行为

热障涂层，烧结，相变，裂纹

本文研究了梯度热循环过程中YSZ相变与烧结的演变规律。结果表明，脱粘裂纹上方YSZ相变烧结均具有时间/空间属性，即相同区域不同时间的烧结相变特征不同，不同区域相同时间的烧结相变特征不同。脱粘裂纹上方单斜相（M）含量以脱粘裂纹中心上方YSZ表面为中心向四周呈放射性递减趋势，与M相含量变化相反，孔隙率以脱粘裂纹中心为原点放射性增加。涂层脱落失效的临界M相含量约为40 %。烧结相变诱发的YSZ层硬度与弹性模量呈现增加趋势，其增幅程度不同：以脱粘裂纹中心为原点向四周呈放射性递减。这诱发涂层产生侧向应力，导致纵向开裂。随脱粘裂纹扩展，纵向裂纹开裂深度以对数形式增加，开裂宽度与深度近似线性关系。纵向开裂的形成导致YSZ层温度急剧升高，反向促进YSZ烧结与相变。