氧化铝-碳化硅涂层喷涂工艺优化及抗热震性能分析

摘要

为深入研究喷涂工艺参数对Al₂O₃-SiC涂层性能的影响,采用正交实验优化喷涂工艺参数,建立“喷涂工艺-组织结构-结合强度与抗热震性能”的关联性。结果表明:喷涂功率、送粉率及喷涂距离对涂层物相组成无显著影响,但对涂层质量与结合强度调控作用显著,当喷涂功率为47 kW、送粉率30%、喷涂距离110 mm时,涂层结合强度最高（10.51 MPa）,孔隙率最低（34.35%）。热震实验表明,涂层在900℃和1000℃下循环200次后未发生脱落,物相稳定;但当温度升至1100℃和1200℃时,SiC发生氧化分解,涂层内新生成Si、C、SiO₂、Al₆Si₂O₁₃ 4种物相,导致涂层因热应力累积及热生长氧化物（thermally grown oxide,TGO）层增厚而失效。涂层失效机制主要源于陶瓷层与黏结层的热膨胀系数失配、TGO层晶粒异常粗化及内部裂纹扩展。

关键词

Al＿2O＿3-SiC涂层 / 等离子喷涂 / 结合强度 / 正交实验 / 抗热震性能 / TGO层

基金资助

第十届中国科协人才托举工程项目（YESS20241002AE）; 太行国家实验室技术研发项目（THL-K-24-069）; 中国航发科技创新平台项目（CXPT-2023-031）; 中国航发航材院基金项目