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热障涂层是航空发动机的关键材料,具有保护发动机热端部件,提高发动机效率的作用。随着工作温度提高,TBCs的失效问题越来越突出。TBCs主要的失效形式有高温氧化,CMAS腐蚀,冲蚀,烧结及相变等。其中CMAS高温腐蚀是TBCs不可避免的、最复杂的失效形式。由于CMAS成分多种多样、沉积量不确定,高温腐蚀环境又非常复杂,导致CMAS腐蚀特征呈现多样性,CMAS腐蚀热化学机理非常复杂。文献报道中主要研究的是硅多钙少的CMAS腐蚀YSZ热障涂层后的微结构特征,而对富钙的CMAS腐蚀研究较少。CMAS中氧化钙含量的变化会导致YSZ热障涂层的退化形式明显不同。然而,在CMAS组分改变对YSZ热障涂层微结构特征和腐蚀机理影响方面的深入研究还非常缺乏。本文采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和透射电镜(TEM)等表征手段,深入细致地研究电子束物理气相沉积(EB-PVD)法制备的YSZ热障涂层在富钙CMAS(组分为50CaO-10MgO-10AlO1.5-30SiO2(mol.%))腐蚀作用下的微结构特征。主要研究内容如下:第一、在实验室条件下,人工制备了组分为50CaO-10MgO-10AlO1.5-30SiO2的富钙CMAS粉末。根据研究目的并参考文献中的实验参数,设计了CMAS涂覆量为10mg/cm2,在1400℃腐蚀EB-PVD 7YSZ热障涂层4h的实验方案。第二、运用SEM和TEM对1400℃高温CMAS腐蚀前后TBCs样品微观组织形貌进行表征。结果表明,原始样品陶瓷层呈柱状晶结构,柱状晶边缘呈羽毛状,柱状晶之间存在间隙;腐蚀后样品陶瓷层柱状晶结构坍塌,变成大块等轴颗粒状结构。通过采用XRD、能量散射光谱仪(EDS)和选区电子衍射(SAED)分析,我们发现腐蚀后样品陶瓷层除了原有的四方相氧化锆外,有镁铝尖晶石(MgAl2O4)存在于大块颗粒间隙和球形氧化锆颗粒内部,有些地方球形氧化锆颗粒之间还存在有钙长石(CaAl2Si2O8)和非晶CMAS。第三、运用TEM对组分为Ca50Mg10Al10Si30的富钙CMAS高温腐蚀后的,EB-PVD 7YSZ热障涂层微观组织结构进行了详细分析,并运用TEM中的EDS并对陶瓷层上部、中部、下部进行了详细能谱分析。结果表明,钙长石和镁铝尖晶石的生成和CMAS与YSZ相互反应时的局部化学成分变化有关。当达到它们生成所需要的环境条件,钙长石和镁铝尖晶石便开始生成。通过对腐蚀机理分析,建立了富钙CMAS高温腐蚀机理模型。