先进航空发动机热障涂层技术研究进展
1
2009
... 航空发动机的推重比是指发动机产生的推力与其自身重量的比值，高推重比是航空发动机的永恒追求.但是，随着推重比的提高，发动机涡轮前进口温度将大幅增加.单靠发展发动机叶片合金材料已难以满足高推重比航空发动机的发展需求[1 ,2 ] ，因此，热障涂层(thermal barrier coatings，TBCs)技术应运而生.TBCs是降低高温环境下合金表面温度的一种有效热防护技术，可显著提高叶片承温能力，提升发动机推重比和工作效率等，一般包括陶瓷层、粘结层以及热生长氧化物(thermal grown oxidation，TGO)[3 ,4 ] .目前，航空发动机中最广泛使用的陶瓷层是Y2 O3 部分稳定ZrO2 (yttria partially stabilized zirconia，YSZ) TBCs，常用的制备方法有大气等离子喷涂(air plasma spraying，APS)、电子束物理气相沉积(electron beam physical vapor deposition，EB-PVD)以及近几年迅速发展的等离子物理气相沉积技术(plasma spray-physical vapor deposition，PS-PVD). ...
先进航空发动机热障涂层技术研究进展
1
2009
... 航空发动机的推重比是指发动机产生的推力与其自身重量的比值，高推重比是航空发动机的永恒追求.但是，随着推重比的提高，发动机涡轮前进口温度将大幅增加.单靠发展发动机叶片合金材料已难以满足高推重比航空发动机的发展需求[1 ,2 ] ，因此，热障涂层(thermal barrier coatings，TBCs)技术应运而生.TBCs是降低高温环境下合金表面温度的一种有效热防护技术，可显著提高叶片承温能力，提升发动机推重比和工作效率等，一般包括陶瓷层、粘结层以及热生长氧化物(thermal grown oxidation，TGO)[3 ,4 ] .目前，航空发动机中最广泛使用的陶瓷层是Y2 O3 部分稳定ZrO2 (yttria partially stabilized zirconia，YSZ) TBCs，常用的制备方法有大气等离子喷涂(air plasma spraying，APS)、电子束物理气相沉积(electron beam physical vapor deposition，EB-PVD)以及近几年迅速发展的等离子物理气相沉积技术(plasma spray-physical vapor deposition，PS-PVD). ...
Progress of research on the failure mechanism of thermal barrier coatings
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2012
... 航空发动机的推重比是指发动机产生的推力与其自身重量的比值，高推重比是航空发动机的永恒追求.但是，随着推重比的提高，发动机涡轮前进口温度将大幅增加.单靠发展发动机叶片合金材料已难以满足高推重比航空发动机的发展需求[1 ,2 ] ，因此，热障涂层(thermal barrier coatings，TBCs)技术应运而生.TBCs是降低高温环境下合金表面温度的一种有效热防护技术，可显著提高叶片承温能力，提升发动机推重比和工作效率等，一般包括陶瓷层、粘结层以及热生长氧化物(thermal grown oxidation，TGO)[3 ,4 ] .目前，航空发动机中最广泛使用的陶瓷层是Y2 O3 部分稳定ZrO2 (yttria partially stabilized zirconia，YSZ) TBCs，常用的制备方法有大气等离子喷涂(air plasma spraying，APS)、电子束物理气相沉积(electron beam physical vapor deposition，EB-PVD)以及近几年迅速发展的等离子物理气相沉积技术(plasma spray-physical vapor deposition，PS-PVD). ...
Thermodynamics of reaction between gas-turbine ceramic coatings and ingested CMAS corrodents
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2018
... 航空发动机的推重比是指发动机产生的推力与其自身重量的比值，高推重比是航空发动机的永恒追求.但是，随着推重比的提高，发动机涡轮前进口温度将大幅增加.单靠发展发动机叶片合金材料已难以满足高推重比航空发动机的发展需求[1 ,2 ] ，因此，热障涂层(thermal barrier coatings，TBCs)技术应运而生.TBCs是降低高温环境下合金表面温度的一种有效热防护技术，可显著提高叶片承温能力，提升发动机推重比和工作效率等，一般包括陶瓷层、粘结层以及热生长氧化物(thermal grown oxidation，TGO)[3 ,4 ] .目前，航空发动机中最广泛使用的陶瓷层是Y2 O3 部分稳定ZrO2 (yttria partially stabilized zirconia，YSZ) TBCs，常用的制备方法有大气等离子喷涂(air plasma spraying，APS)、电子束物理气相沉积(electron beam physical vapor deposition，EB-PVD)以及近几年迅速发展的等离子物理气相沉积技术(plasma spray-physical vapor deposition，PS-PVD). ...
Thermal barrier coatings technology: Critical review, progress update, remaining challenges and prospects
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2013
... 航空发动机的推重比是指发动机产生的推力与其自身重量的比值，高推重比是航空发动机的永恒追求.但是，随着推重比的提高，发动机涡轮前进口温度将大幅增加.单靠发展发动机叶片合金材料已难以满足高推重比航空发动机的发展需求[1 ,2 ] ，因此，热障涂层(thermal barrier coatings，TBCs)技术应运而生.TBCs是降低高温环境下合金表面温度的一种有效热防护技术，可显著提高叶片承温能力，提升发动机推重比和工作效率等，一般包括陶瓷层、粘结层以及热生长氧化物(thermal grown oxidation，TGO)[3 ,4 ] .目前，航空发动机中最广泛使用的陶瓷层是Y2 O3 部分稳定ZrO2 (yttria partially stabilized zirconia，YSZ) TBCs，常用的制备方法有大气等离子喷涂(air plasma spraying，APS)、电子束物理气相沉积(electron beam physical vapor deposition，EB-PVD)以及近几年迅速发展的等离子物理气相沉积技术(plasma spray-physical vapor deposition，PS-PVD). ...
热震中7YSZ热障涂层结构演变
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2015
... TBCs工作环境恶劣，服役条件苛刻，失效机理复杂，长寿命TBCs的研发依然任重道远.高温的服役环境会导致YSZ涂层发生亚稳四方相(t′)分解，在随后冷却过程中相变形成单斜相(m)，并伴随3%~4%的体积膨胀，造成涂层开裂；高温还会加速涂层烧结，破坏涂层的微结构，减少孔隙率，降低隔热性能和涂层的应变容限[5 ~7 ] .此外，由于氧化，粘结层和陶瓷涂层之间会产生TGO；如果TGO生长过厚，其热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)与陶瓷涂层失配产生较大内应力，加速涂层剥落失效[8 ,9 ] . ...
热震中7YSZ热障涂层结构演变
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2015
... TBCs工作环境恶劣，服役条件苛刻，失效机理复杂，长寿命TBCs的研发依然任重道远.高温的服役环境会导致YSZ涂层发生亚稳四方相(t′)分解，在随后冷却过程中相变形成单斜相(m)，并伴随3%~4%的体积膨胀，造成涂层开裂；高温还会加速涂层烧结，破坏涂层的微结构，减少孔隙率，降低隔热性能和涂层的应变容限[5 ~7 ] .此外，由于氧化，粘结层和陶瓷涂层之间会产生TGO；如果TGO生长过厚，其热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)与陶瓷涂层失配产生较大内应力，加速涂层剥落失效[8 ,9 ] . ...
等离子喷涂La2 (Zr0.7 Ce0.3 )2 O7 热障涂层的抗热震性能
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2012
等离子喷涂La2 (Zr0.7 Ce0.3 )2 O7 热障涂层的抗热震性能
0
2012
大气等离子喷涂的YSZ纳米热障涂层的微观结构
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2003
... TBCs工作环境恶劣，服役条件苛刻，失效机理复杂，长寿命TBCs的研发依然任重道远.高温的服役环境会导致YSZ涂层发生亚稳四方相(t′)分解，在随后冷却过程中相变形成单斜相(m)，并伴随3%~4%的体积膨胀，造成涂层开裂；高温还会加速涂层烧结，破坏涂层的微结构，减少孔隙率，降低隔热性能和涂层的应变容限[5 ~7 ] .此外，由于氧化，粘结层和陶瓷涂层之间会产生TGO；如果TGO生长过厚，其热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)与陶瓷涂层失配产生较大内应力，加速涂层剥落失效[8 ,9 ] . ...
大气等离子喷涂的YSZ纳米热障涂层的微观结构
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2003
... TBCs工作环境恶劣，服役条件苛刻，失效机理复杂，长寿命TBCs的研发依然任重道远.高温的服役环境会导致YSZ涂层发生亚稳四方相(t′)分解，在随后冷却过程中相变形成单斜相(m)，并伴随3%~4%的体积膨胀，造成涂层开裂；高温还会加速涂层烧结，破坏涂层的微结构，减少孔隙率，降低隔热性能和涂层的应变容限[5 ~7 ] .此外，由于氧化，粘结层和陶瓷涂层之间会产生TGO；如果TGO生长过厚，其热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)与陶瓷涂层失配产生较大内应力，加速涂层剥落失效[8 ,9 ] . ...
EB-PVD热障涂层热循环过程中粘结层的氧化和相结构
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2002
... TBCs工作环境恶劣，服役条件苛刻，失效机理复杂，长寿命TBCs的研发依然任重道远.高温的服役环境会导致YSZ涂层发生亚稳四方相(t′)分解，在随后冷却过程中相变形成单斜相(m)，并伴随3%~4%的体积膨胀，造成涂层开裂；高温还会加速涂层烧结，破坏涂层的微结构，减少孔隙率，降低隔热性能和涂层的应变容限[5 ~7 ] .此外，由于氧化，粘结层和陶瓷涂层之间会产生TGO；如果TGO生长过厚，其热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)与陶瓷涂层失配产生较大内应力，加速涂层剥落失效[8 ,9 ] . ...
EB-PVD热障涂层热循环过程中粘结层的氧化和相结构
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2002
... TBCs工作环境恶劣，服役条件苛刻，失效机理复杂，长寿命TBCs的研发依然任重道远.高温的服役环境会导致YSZ涂层发生亚稳四方相(t′)分解，在随后冷却过程中相变形成单斜相(m)，并伴随3%~4%的体积膨胀，造成涂层开裂；高温还会加速涂层烧结，破坏涂层的微结构，减少孔隙率，降低隔热性能和涂层的应变容限[5 ~7 ] .此外，由于氧化，粘结层和陶瓷涂层之间会产生TGO；如果TGO生长过厚，其热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)与陶瓷涂层失配产生较大内应力，加速涂层剥落失效[8 ,9 ] . ...
Mechanical properties of stabilized zirconia nanocrystalline EB-PVD coating evaluated by micro and nano indentation
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2013
... TBCs工作环境恶劣，服役条件苛刻，失效机理复杂，长寿命TBCs的研发依然任重道远.高温的服役环境会导致YSZ涂层发生亚稳四方相(t′)分解，在随后冷却过程中相变形成单斜相(m)，并伴随3%~4%的体积膨胀，造成涂层开裂；高温还会加速涂层烧结，破坏涂层的微结构，减少孔隙率，降低隔热性能和涂层的应变容限[5 ~7 ] .此外，由于氧化，粘结层和陶瓷涂层之间会产生TGO；如果TGO生长过厚，其热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)与陶瓷涂层失配产生较大内应力，加速涂层剥落失效[8 ,9 ] . ...
Volcanic ash melting under conditions relevant to ash turbine interactions
2
2016
... 除上述失效机理外，高温腐蚀也是TBCs失效的一个重要原因.航空飞机执行任务的实际工况中，发动机会摄入大量沙尘、火山灰、跑道碎屑以及各种环境污染物，这些吸入物在高温下附着于发动机热端部件(如涡轮叶片、燃烧室壁等)；研究发现沉积物的成分主要为CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 ，简称CMAS.CMAS的熔点随成分变化而变化，但一般来说，当工作温度超过1200℃时，CMAS即开始熔化，高温熔体会沿着叶片表面TBCs中微裂纹、孔隙内渗，同时与涂层组分反应，造成涂层相成分和微观结构破坏，加速涂层失效，使得叶片合金直面高温燃气，损害发动机性能[10 ] .此外，CMAS还会堵塞叶片冷却通道，造成局部过烧.Smialek等[11 ] 在沙土聚集且夏季常有沙尘暴和霾的地区服役的直升机涡轮机叶片上发现了沉积的沙子，这些沙子粒径小于10 μm，能够绕过颗粒分离器进入冷却和燃烧系统，在燃烧的气体中反应并主要以CaSO4 和其他结晶硅酸盐的形式沉积到涡轮叶片上，并产生冷却孔堵塞问题，但是由于CaSO4 熔点高，通常不会观察到过度腐蚀.Borom等[12 ] 研究了在燃烧室、涡轮轴发动机和涡轮螺旋桨发动机上TBC的剥落原因，发现都与高温熔融相的沉积和渗透有关，而熔融相中都存在CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 ，也就是CMAS.Mercer等[13 ] 研究表明，当涡轮叶片表面温度达到CMAS的熔点时，会激活一种冷冲击分层的机制，这种机制会导致涂层的分层和剥落.随着研究深入，研究者们意识到CMAS对TBC的危害极大.发展至今，CMAS腐蚀问题已成为当前TBCs领域的研究热点和难点.因此，揭示CMAS腐蚀导致的TBCs失效机理，建立TBCs的CMAS腐蚀防护方法，研发抗CMAS腐蚀的TBCs新材料和新结构，是TBCs研究亟待解决的难题，是提高发动机性能和寿命的迫切要求，是高性能航空发动机研制的关键保证. ...
... CMAS的熔点往往随着成分的变化有差异，Smialek等[11 ] 发现的硅酸盐沉积物熔点约为1135℃，Borom等[12 ] 对环境沉积物进行差热分析后得出其熔点约为1200℃，Gledhill[20 ] 分析了褐煤灰和火山灰发现，它们的初始熔化温度分别约为1150和1100℃.随着研究深入，学者们得出：CMAS的熔点是一个区间，一般在1100~1250℃[21 ~23 ] ，所以当温度超过1250℃时，CMAS会处于完全熔融状态.作为CMAS重要来源之一的火山灰，其化学和物理状态更加复杂.Song等[10 ] 采集了全球9座火山的火山灰样本，系统分析了天然火山灰的熔融过程.Naraparaju等[24 ] 比较了合成的CMAS和来自冰岛埃亚菲亚德拉冰盖冰川火山、日本樱岛火山的火山灰熔点，发现合成的CMAS熔点最高，达1250℃；随后是日本和冰岛火山灰，分别为1170和1150℃.这说明在发动机工作环境中，CMAS可能在较低温度下就开始熔化，因此熔融态持续时间更持久、渗透时间更长. ...
The chemistry of saudi arabian sand: A deposition problem on helicopter turbine airfoils
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1992
... 除上述失效机理外，高温腐蚀也是TBCs失效的一个重要原因.航空飞机执行任务的实际工况中，发动机会摄入大量沙尘、火山灰、跑道碎屑以及各种环境污染物，这些吸入物在高温下附着于发动机热端部件(如涡轮叶片、燃烧室壁等)；研究发现沉积物的成分主要为CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 ，简称CMAS.CMAS的熔点随成分变化而变化，但一般来说，当工作温度超过1200℃时，CMAS即开始熔化，高温熔体会沿着叶片表面TBCs中微裂纹、孔隙内渗，同时与涂层组分反应，造成涂层相成分和微观结构破坏，加速涂层失效，使得叶片合金直面高温燃气，损害发动机性能[10 ] .此外，CMAS还会堵塞叶片冷却通道，造成局部过烧.Smialek等[11 ] 在沙土聚集且夏季常有沙尘暴和霾的地区服役的直升机涡轮机叶片上发现了沉积的沙子，这些沙子粒径小于10 μm，能够绕过颗粒分离器进入冷却和燃烧系统，在燃烧的气体中反应并主要以CaSO4 和其他结晶硅酸盐的形式沉积到涡轮叶片上，并产生冷却孔堵塞问题，但是由于CaSO4 熔点高，通常不会观察到过度腐蚀.Borom等[12 ] 研究了在燃烧室、涡轮轴发动机和涡轮螺旋桨发动机上TBC的剥落原因，发现都与高温熔融相的沉积和渗透有关，而熔融相中都存在CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 ，也就是CMAS.Mercer等[13 ] 研究表明，当涡轮叶片表面温度达到CMAS的熔点时，会激活一种冷冲击分层的机制，这种机制会导致涂层的分层和剥落.随着研究深入，研究者们意识到CMAS对TBC的危害极大.发展至今，CMAS腐蚀问题已成为当前TBCs领域的研究热点和难点.因此，揭示CMAS腐蚀导致的TBCs失效机理，建立TBCs的CMAS腐蚀防护方法，研发抗CMAS腐蚀的TBCs新材料和新结构，是TBCs研究亟待解决的难题，是提高发动机性能和寿命的迫切要求，是高性能航空发动机研制的关键保证. ...
... CMAS化学成分十分复杂，一些学者对其成分进行了分析.TBC多应用于涡轮机叶片，Smialek等[11 ] 分析了直升机涡轮叶片上非晶态沉积物后发现，其中SiO2 、CaO、Al2 O3 、Fe2 O3 和MgO含量较高，同时也含有少量Na和K等.Borom等[12 ] 研究了TBC表面的环境沉积物后发现，无论操作条件和地理位置如何，沉积物的组成都很相似，主要为CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 .Aygun等[19 ] 对所获得的沙砾进行X射线荧光谱分析后发现，其成分为50SiO2 -38CaO-5MgO-4Al2 O3 -FeO3 -Na2 O-K2 O.通过对比不难发现，无论地理位置、服役环境如何，沉积物始终含有CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 ，且含量较高，其余除铁氧化物以外的成分会随地点变化而变化，因此将沉积物简称为CMAS. ...
... CMAS的熔点往往随着成分的变化有差异，Smialek等[11 ] 发现的硅酸盐沉积物熔点约为1135℃，Borom等[12 ] 对环境沉积物进行差热分析后得出其熔点约为1200℃，Gledhill[20 ] 分析了褐煤灰和火山灰发现，它们的初始熔化温度分别约为1150和1100℃.随着研究深入，学者们得出：CMAS的熔点是一个区间，一般在1100~1250℃[21 ~23 ] ，所以当温度超过1250℃时，CMAS会处于完全熔融状态.作为CMAS重要来源之一的火山灰，其化学和物理状态更加复杂.Song等[10 ] 采集了全球9座火山的火山灰样本，系统分析了天然火山灰的熔融过程.Naraparaju等[24 ] 比较了合成的CMAS和来自冰岛埃亚菲亚德拉冰盖冰川火山、日本樱岛火山的火山灰熔点，发现合成的CMAS熔点最高，达1250℃；随后是日本和冰岛火山灰，分别为1170和1150℃.这说明在发动机工作环境中，CMAS可能在较低温度下就开始熔化，因此熔融态持续时间更持久、渗透时间更长. ...
Role of environmental deposits and operating surface temperature in spallation of air plasma sprayed thermal barrier coatings
4
1996
... 除上述失效机理外，高温腐蚀也是TBCs失效的一个重要原因.航空飞机执行任务的实际工况中，发动机会摄入大量沙尘、火山灰、跑道碎屑以及各种环境污染物，这些吸入物在高温下附着于发动机热端部件(如涡轮叶片、燃烧室壁等)；研究发现沉积物的成分主要为CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 ，简称CMAS.CMAS的熔点随成分变化而变化，但一般来说，当工作温度超过1200℃时，CMAS即开始熔化，高温熔体会沿着叶片表面TBCs中微裂纹、孔隙内渗，同时与涂层组分反应，造成涂层相成分和微观结构破坏，加速涂层失效，使得叶片合金直面高温燃气，损害发动机性能[10 ] .此外，CMAS还会堵塞叶片冷却通道，造成局部过烧.Smialek等[11 ] 在沙土聚集且夏季常有沙尘暴和霾的地区服役的直升机涡轮机叶片上发现了沉积的沙子，这些沙子粒径小于10 μm，能够绕过颗粒分离器进入冷却和燃烧系统，在燃烧的气体中反应并主要以CaSO4 和其他结晶硅酸盐的形式沉积到涡轮叶片上，并产生冷却孔堵塞问题，但是由于CaSO4 熔点高，通常不会观察到过度腐蚀.Borom等[12 ] 研究了在燃烧室、涡轮轴发动机和涡轮螺旋桨发动机上TBC的剥落原因，发现都与高温熔融相的沉积和渗透有关，而熔融相中都存在CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 ，也就是CMAS.Mercer等[13 ] 研究表明，当涡轮叶片表面温度达到CMAS的熔点时，会激活一种冷冲击分层的机制，这种机制会导致涂层的分层和剥落.随着研究深入，研究者们意识到CMAS对TBC的危害极大.发展至今，CMAS腐蚀问题已成为当前TBCs领域的研究热点和难点.因此，揭示CMAS腐蚀导致的TBCs失效机理，建立TBCs的CMAS腐蚀防护方法，研发抗CMAS腐蚀的TBCs新材料和新结构，是TBCs研究亟待解决的难题，是提高发动机性能和寿命的迫切要求，是高性能航空发动机研制的关键保证. ...
... CMAS化学成分十分复杂，一些学者对其成分进行了分析.TBC多应用于涡轮机叶片，Smialek等[11 ] 分析了直升机涡轮叶片上非晶态沉积物后发现，其中SiO2 、CaO、Al2 O3 、Fe2 O3 和MgO含量较高，同时也含有少量Na和K等.Borom等[12 ] 研究了TBC表面的环境沉积物后发现，无论操作条件和地理位置如何，沉积物的组成都很相似，主要为CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 .Aygun等[19 ] 对所获得的沙砾进行X射线荧光谱分析后发现，其成分为50SiO2 -38CaO-5MgO-4Al2 O3 -FeO3 -Na2 O-K2 O.通过对比不难发现，无论地理位置、服役环境如何，沉积物始终含有CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 ，且含量较高，其余除铁氧化物以外的成分会随地点变化而变化，因此将沉积物简称为CMAS. ...
... CMAS的熔点往往随着成分的变化有差异，Smialek等[11 ] 发现的硅酸盐沉积物熔点约为1135℃，Borom等[12 ] 对环境沉积物进行差热分析后得出其熔点约为1200℃，Gledhill[20 ] 分析了褐煤灰和火山灰发现，它们的初始熔化温度分别约为1150和1100℃.随着研究深入，学者们得出：CMAS的熔点是一个区间，一般在1100~1250℃[21 ~23 ] ，所以当温度超过1250℃时，CMAS会处于完全熔融状态.作为CMAS重要来源之一的火山灰，其化学和物理状态更加复杂.Song等[10 ] 采集了全球9座火山的火山灰样本，系统分析了天然火山灰的熔融过程.Naraparaju等[24 ] 比较了合成的CMAS和来自冰岛埃亚菲亚德拉冰盖冰川火山、日本樱岛火山的火山灰熔点，发现合成的CMAS熔点最高，达1250℃；随后是日本和冰岛火山灰，分别为1170和1150℃.这说明在发动机工作环境中，CMAS可能在较低温度下就开始熔化，因此熔融态持续时间更持久、渗透时间更长. ...
... 高温下CMAS对TBCs的破坏主要分为热化学和热机械2方面，如图2 [13 ,43 ] 所示.热化学方面，有研究者[40 ,44 ] 发现，反应初期在涂层表面的CMAS中可以观察到“起泡”现象，这可能是涂层中本来存在的气体由于高温向外扩散而被困在涂层表面的CMAS中.反应过程中，Si、Ca和Al等元素进入涂层，在CMAS和涂层界面处开始反应，形成尖晶石等产物；同时，YSZ涂层中的Y2 O3 溶于CMAS中促使t' 相YSZ失稳、溶解，并重新沉淀形成球状m-ZrO2 ，此转变通常伴随3%~5%的体积膨胀，导致裂纹[12 ,45 ] .以上作用破坏了涂层的相稳定性和微观结构完整性，加速了涂层的失效. ...
A delamination mechanism for thermal barrier coatings subject to calcium-magnesium-alumino-silicate (CMAS) infiltration
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2005
... 除上述失效机理外，高温腐蚀也是TBCs失效的一个重要原因.航空飞机执行任务的实际工况中，发动机会摄入大量沙尘、火山灰、跑道碎屑以及各种环境污染物，这些吸入物在高温下附着于发动机热端部件(如涡轮叶片、燃烧室壁等)；研究发现沉积物的成分主要为CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 ，简称CMAS.CMAS的熔点随成分变化而变化，但一般来说，当工作温度超过1200℃时，CMAS即开始熔化，高温熔体会沿着叶片表面TBCs中微裂纹、孔隙内渗，同时与涂层组分反应，造成涂层相成分和微观结构破坏，加速涂层失效，使得叶片合金直面高温燃气，损害发动机性能[10 ] .此外，CMAS还会堵塞叶片冷却通道，造成局部过烧.Smialek等[11 ] 在沙土聚集且夏季常有沙尘暴和霾的地区服役的直升机涡轮机叶片上发现了沉积的沙子，这些沙子粒径小于10 μm，能够绕过颗粒分离器进入冷却和燃烧系统，在燃烧的气体中反应并主要以CaSO4 和其他结晶硅酸盐的形式沉积到涡轮叶片上，并产生冷却孔堵塞问题，但是由于CaSO4 熔点高，通常不会观察到过度腐蚀.Borom等[12 ] 研究了在燃烧室、涡轮轴发动机和涡轮螺旋桨发动机上TBC的剥落原因，发现都与高温熔融相的沉积和渗透有关，而熔融相中都存在CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 ，也就是CMAS.Mercer等[13 ] 研究表明，当涡轮叶片表面温度达到CMAS的熔点时，会激活一种冷冲击分层的机制，这种机制会导致涂层的分层和剥落.随着研究深入，研究者们意识到CMAS对TBC的危害极大.发展至今，CMAS腐蚀问题已成为当前TBCs领域的研究热点和难点.因此，揭示CMAS腐蚀导致的TBCs失效机理，建立TBCs的CMAS腐蚀防护方法，研发抗CMAS腐蚀的TBCs新材料和新结构，是TBCs研究亟待解决的难题，是提高发动机性能和寿命的迫切要求，是高性能航空发动机研制的关键保证. ...
... 为解析TBCs的CMAS腐蚀机理，研究者们开展了大量的研究工作.Mercer等[13 ] 分析了退役发动机的涡轮叶片，发现在最高的表面温度下，沉积在表面的CMAS可以穿透TBCs，改变其近表面的力学性能，增强层裂倾向，并提出了冷冲击分层和柱晶断裂失效机理.Krämer等[39 ] 评估了航空发动机上具有较厚TBCs的固定部件(特别是护罩)，发现服役于最高温度下的涂层中CMAS渗透深度约为涂层厚度的一半；利用Raman位移法测量了被渗透TBCs的横截面残余应力梯度，发现上表面是拉应力，底部为压应力，这有助于预测裂纹和层裂现象.Wu等[40 ] 研究了CMAS作用下YSZ的微观结构及热物理、机械性能，发现CMAS中Si和Ca进入涂层后会严重加剧涂层烧结，相互作用后还会导致t′相转变为m相，缩短涂层寿命；涂层的孔隙率从25%降低到5%；在1200℃下的热扩散率从0.3 mm2 /s增加到0.7 mm2 /s，表明隔热效果显著降低，涂层的显微硬度也增加了约40%. ...
... 高温下CMAS对TBCs的破坏主要分为热化学和热机械2方面，如图2 [13 ,43 ] 所示.热化学方面，有研究者[40 ,44 ] 发现，反应初期在涂层表面的CMAS中可以观察到“起泡”现象，这可能是涂层中本来存在的气体由于高温向外扩散而被困在涂层表面的CMAS中.反应过程中，Si、Ca和Al等元素进入涂层，在CMAS和涂层界面处开始反应，形成尖晶石等产物；同时，YSZ涂层中的Y2 O3 溶于CMAS中促使t' 相YSZ失稳、溶解，并重新沉淀形成球状m-ZrO2 ，此转变通常伴随3%~5%的体积膨胀，导致裂纹[12 ,45 ] .以上作用破坏了涂层的相稳定性和微观结构完整性，加速了涂层的失效. ...
... [
13 ,
43 ]
Degradation of thermal barrier coatings (TBCs) by CMAS (CaO, MgO, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, and SiO<sub>2</sub>) at high temperatures(a) thermochemical degradation<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R43">43</xref>]</sup>(b) thermomechanical degradation<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R13">13</xref>]</sup> Fig.2 ![]()
在热机械方面，冷却后的熔融CMAS填充涂层的孔隙和微裂纹，会导致涂层变得更加致密，显著降低陶瓷涂层的应变容限；CMAS中的Si会扩散至涂层中而加速YSZ的烧结，增大涂层的弹性模量、降低应变容限和隔热效果.此外，CMAS渗入涂层后还会改变涂层的CTE，导致涂层中反应区和未反应区CTE失配，CMAS渗透深度的差异会导致涂层不同部位的弹性模量和CTE变化不一致.这一系列的涂层微结构、热力学性能参量的变化会加大热循环过程中TBCs的应力，最终导致涂层剥落[46 ~48 ] . ...
... [
13 ]
Fig.2 ![]()
在热机械方面，冷却后的熔融CMAS填充涂层的孔隙和微裂纹，会导致涂层变得更加致密，显著降低陶瓷涂层的应变容限；CMAS中的Si会扩散至涂层中而加速YSZ的烧结，增大涂层的弹性模量、降低应变容限和隔热效果.此外，CMAS渗入涂层后还会改变涂层的CTE，导致涂层中反应区和未反应区CTE失配，CMAS渗透深度的差异会导致涂层不同部位的弹性模量和CTE变化不一致.这一系列的涂层微结构、热力学性能参量的变化会加大热循环过程中TBCs的应力，最终导致涂层剥落[46 ~48 ] . ...
Turbine airfoil degradation in the persian gulf war
1
1994
... 关于环境沉积物腐蚀的认识和研究最早见于Smialek等[14 ] 的报道.他们发现当一个地区的空气沙尘浓度较高、雾霾多发时，在此地区服役的直升机的发动机叶片上存在玻璃状沉积物，并认识到它对航空发动机运行的潜在危害.Shifler和Choi[15 ] 较早地发现在服役温度较低的船舶发动机部件中出现了类似于航空发动机部件受CMAS腐蚀的后果.Toriz等[16 ] 指出在涡轮导向叶片中应用的TBC需要面临极其恶劣的服役环境，其失效主要原因是热循环、粘结层的氧化以及一些固体颗粒的沉积引发的腐蚀.为研究失效过程和机理，他们收集了一个飞机发动机叶片，这架飞机长期飞行于沙尘浓度较高的国家.研究发现，高于1200℃时，这些沉积物就会熔化并撞击在叶片表面，熔融的碎片可以进入多孔TBC结构，并腐蚀涂层，或者通过热失配引起应力增加，从而减少涂层的热循环寿命.Kim等[17 ] 使用Allison T56和Whitney F-100发动机的燃烧室、点火器、燃料喷嘴和第一级高压涡轮叶片设计和建造了2个热段实验系统，以研究2种火山物质摄入燃气涡轮发动机时的行为.他们发现，如果灰尘堵塞喷头冷却孔，即使最初没有沉积，也会对叶片造成损坏.这种堵塞会导致叶片在正常涡轮机入口温度运行条件下损伤失效.Stott等[18 ] 研究了服役于热带沙漠气候地区的飞机发动机沉积物后指出：沉积物是一种具有透辉石型结构的钙镁铝硅酸盐玻璃，YSZ TBC在1300~1600℃的温度下易受熔融砂和玻璃碎片的腐蚀，其精确机理受熔体组成的影响：含Ca量较低的沉积物腐蚀过程主要消耗稳定剂Y2 O3 ；含Ca量较高的沉积物会消耗Y2 O3 和ZrO2 造成相转变.由于这些沉积物的存在会导致飞机发动机叶片的失效，严重危害飞机服役的安全性.因此，研究者致力于通过研究沉积物的一系列物理、化学性质以及其对发动机的危害机理，借此寻找相应的解决方法. ...
CMAS effects on ship gas-turbine components/materials
1
2018
... 关于环境沉积物腐蚀的认识和研究最早见于Smialek等[14 ] 的报道.他们发现当一个地区的空气沙尘浓度较高、雾霾多发时，在此地区服役的直升机的发动机叶片上存在玻璃状沉积物，并认识到它对航空发动机运行的潜在危害.Shifler和Choi[15 ] 较早地发现在服役温度较低的船舶发动机部件中出现了类似于航空发动机部件受CMAS腐蚀的后果.Toriz等[16 ] 指出在涡轮导向叶片中应用的TBC需要面临极其恶劣的服役环境，其失效主要原因是热循环、粘结层的氧化以及一些固体颗粒的沉积引发的腐蚀.为研究失效过程和机理，他们收集了一个飞机发动机叶片，这架飞机长期飞行于沙尘浓度较高的国家.研究发现，高于1200℃时，这些沉积物就会熔化并撞击在叶片表面，熔融的碎片可以进入多孔TBC结构，并腐蚀涂层，或者通过热失配引起应力增加，从而减少涂层的热循环寿命.Kim等[17 ] 使用Allison T56和Whitney F-100发动机的燃烧室、点火器、燃料喷嘴和第一级高压涡轮叶片设计和建造了2个热段实验系统，以研究2种火山物质摄入燃气涡轮发动机时的行为.他们发现，如果灰尘堵塞喷头冷却孔，即使最初没有沉积，也会对叶片造成损坏.这种堵塞会导致叶片在正常涡轮机入口温度运行条件下损伤失效.Stott等[18 ] 研究了服役于热带沙漠气候地区的飞机发动机沉积物后指出：沉积物是一种具有透辉石型结构的钙镁铝硅酸盐玻璃，YSZ TBC在1300~1600℃的温度下易受熔融砂和玻璃碎片的腐蚀，其精确机理受熔体组成的影响：含Ca量较低的沉积物腐蚀过程主要消耗稳定剂Y2 O3 ；含Ca量较高的沉积物会消耗Y2 O3 和ZrO2 造成相转变.由于这些沉积物的存在会导致飞机发动机叶片的失效，严重危害飞机服役的安全性.因此，研究者致力于通过研究沉积物的一系列物理、化学性质以及其对发动机的危害机理，借此寻找相应的解决方法. ...
Thermal barrier coatings for jet engines
1
1988
... 关于环境沉积物腐蚀的认识和研究最早见于Smialek等[14 ] 的报道.他们发现当一个地区的空气沙尘浓度较高、雾霾多发时，在此地区服役的直升机的发动机叶片上存在玻璃状沉积物，并认识到它对航空发动机运行的潜在危害.Shifler和Choi[15 ] 较早地发现在服役温度较低的船舶发动机部件中出现了类似于航空发动机部件受CMAS腐蚀的后果.Toriz等[16 ] 指出在涡轮导向叶片中应用的TBC需要面临极其恶劣的服役环境，其失效主要原因是热循环、粘结层的氧化以及一些固体颗粒的沉积引发的腐蚀.为研究失效过程和机理，他们收集了一个飞机发动机叶片，这架飞机长期飞行于沙尘浓度较高的国家.研究发现，高于1200℃时，这些沉积物就会熔化并撞击在叶片表面，熔融的碎片可以进入多孔TBC结构，并腐蚀涂层，或者通过热失配引起应力增加，从而减少涂层的热循环寿命.Kim等[17 ] 使用Allison T56和Whitney F-100发动机的燃烧室、点火器、燃料喷嘴和第一级高压涡轮叶片设计和建造了2个热段实验系统，以研究2种火山物质摄入燃气涡轮发动机时的行为.他们发现，如果灰尘堵塞喷头冷却孔，即使最初没有沉积，也会对叶片造成损坏.这种堵塞会导致叶片在正常涡轮机入口温度运行条件下损伤失效.Stott等[18 ] 研究了服役于热带沙漠气候地区的飞机发动机沉积物后指出：沉积物是一种具有透辉石型结构的钙镁铝硅酸盐玻璃，YSZ TBC在1300~1600℃的温度下易受熔融砂和玻璃碎片的腐蚀，其精确机理受熔体组成的影响：含Ca量较低的沉积物腐蚀过程主要消耗稳定剂Y2 O3 ；含Ca量较高的沉积物会消耗Y2 O3 和ZrO2 造成相转变.由于这些沉积物的存在会导致飞机发动机叶片的失效，严重危害飞机服役的安全性.因此，研究者致力于通过研究沉积物的一系列物理、化学性质以及其对发动机的危害机理，借此寻找相应的解决方法. ...
Deposition of volcanic materials in the hot sections of two gas turbine engines
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1993
... 关于环境沉积物腐蚀的认识和研究最早见于Smialek等[14 ] 的报道.他们发现当一个地区的空气沙尘浓度较高、雾霾多发时，在此地区服役的直升机的发动机叶片上存在玻璃状沉积物，并认识到它对航空发动机运行的潜在危害.Shifler和Choi[15 ] 较早地发现在服役温度较低的船舶发动机部件中出现了类似于航空发动机部件受CMAS腐蚀的后果.Toriz等[16 ] 指出在涡轮导向叶片中应用的TBC需要面临极其恶劣的服役环境，其失效主要原因是热循环、粘结层的氧化以及一些固体颗粒的沉积引发的腐蚀.为研究失效过程和机理，他们收集了一个飞机发动机叶片，这架飞机长期飞行于沙尘浓度较高的国家.研究发现，高于1200℃时，这些沉积物就会熔化并撞击在叶片表面，熔融的碎片可以进入多孔TBC结构，并腐蚀涂层，或者通过热失配引起应力增加，从而减少涂层的热循环寿命.Kim等[17 ] 使用Allison T56和Whitney F-100发动机的燃烧室、点火器、燃料喷嘴和第一级高压涡轮叶片设计和建造了2个热段实验系统，以研究2种火山物质摄入燃气涡轮发动机时的行为.他们发现，如果灰尘堵塞喷头冷却孔，即使最初没有沉积，也会对叶片造成损坏.这种堵塞会导致叶片在正常涡轮机入口温度运行条件下损伤失效.Stott等[18 ] 研究了服役于热带沙漠气候地区的飞机发动机沉积物后指出：沉积物是一种具有透辉石型结构的钙镁铝硅酸盐玻璃，YSZ TBC在1300~1600℃的温度下易受熔融砂和玻璃碎片的腐蚀，其精确机理受熔体组成的影响：含Ca量较低的沉积物腐蚀过程主要消耗稳定剂Y2 O3 ；含Ca量较高的沉积物会消耗Y2 O3 和ZrO2 造成相转变.由于这些沉积物的存在会导致飞机发动机叶片的失效，严重危害飞机服役的安全性.因此，研究者致力于通过研究沉积物的一系列物理、化学性质以及其对发动机的危害机理，借此寻找相应的解决方法. ...
Degradation of thermal-barrier coatings at very high temperatures
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1994
... 关于环境沉积物腐蚀的认识和研究最早见于Smialek等[14 ] 的报道.他们发现当一个地区的空气沙尘浓度较高、雾霾多发时，在此地区服役的直升机的发动机叶片上存在玻璃状沉积物，并认识到它对航空发动机运行的潜在危害.Shifler和Choi[15 ] 较早地发现在服役温度较低的船舶发动机部件中出现了类似于航空发动机部件受CMAS腐蚀的后果.Toriz等[16 ] 指出在涡轮导向叶片中应用的TBC需要面临极其恶劣的服役环境，其失效主要原因是热循环、粘结层的氧化以及一些固体颗粒的沉积引发的腐蚀.为研究失效过程和机理，他们收集了一个飞机发动机叶片，这架飞机长期飞行于沙尘浓度较高的国家.研究发现，高于1200℃时，这些沉积物就会熔化并撞击在叶片表面，熔融的碎片可以进入多孔TBC结构，并腐蚀涂层，或者通过热失配引起应力增加，从而减少涂层的热循环寿命.Kim等[17 ] 使用Allison T56和Whitney F-100发动机的燃烧室、点火器、燃料喷嘴和第一级高压涡轮叶片设计和建造了2个热段实验系统，以研究2种火山物质摄入燃气涡轮发动机时的行为.他们发现，如果灰尘堵塞喷头冷却孔，即使最初没有沉积，也会对叶片造成损坏.这种堵塞会导致叶片在正常涡轮机入口温度运行条件下损伤失效.Stott等[18 ] 研究了服役于热带沙漠气候地区的飞机发动机沉积物后指出：沉积物是一种具有透辉石型结构的钙镁铝硅酸盐玻璃，YSZ TBC在1300~1600℃的温度下易受熔融砂和玻璃碎片的腐蚀，其精确机理受熔体组成的影响：含Ca量较低的沉积物腐蚀过程主要消耗稳定剂Y2 O3 ；含Ca量较高的沉积物会消耗Y2 O3 和ZrO2 造成相转变.由于这些沉积物的存在会导致飞机发动机叶片的失效，严重危害飞机服役的安全性.因此，研究者致力于通过研究沉积物的一系列物理、化学性质以及其对发动机的危害机理，借此寻找相应的解决方法. ...
Novel thermal barrier coatings that are resistant to high-temperature attack by glassy deposits
2
2007
... CMAS化学成分十分复杂，一些学者对其成分进行了分析.TBC多应用于涡轮机叶片，Smialek等[11 ] 分析了直升机涡轮叶片上非晶态沉积物后发现，其中SiO2 、CaO、Al2 O3 、Fe2 O3 和MgO含量较高，同时也含有少量Na和K等.Borom等[12 ] 研究了TBC表面的环境沉积物后发现，无论操作条件和地理位置如何，沉积物的组成都很相似，主要为CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 .Aygun等[19 ] 对所获得的沙砾进行X射线荧光谱分析后发现，其成分为50SiO2 -38CaO-5MgO-4Al2 O3 -FeO3 -Na2 O-K2 O.通过对比不难发现，无论地理位置、服役环境如何，沉积物始终含有CaO、MgO、Al2 O3 和SiO2 ，且含量较高，其余除铁氧化物以外的成分会随地点变化而变化，因此将沉积物简称为CMAS. ...
... Fang等[70 ] 将莫来石、Al2 O3 -SiO2 分别与YSZ以不同的比例预混合，发现引入莫来石、Al2 O3 -SiO2 促使CMAS形成钙长石可以减少熔体渗入涂层.Aygun等[19 ] 提出YSZ + Al2 O3 + TiO2 的涂层组分，并成功制备了该涂层，展现出了良好的抗CMAS腐蚀性能：CMAS溶解涂层组分后引起熔体中Al、Ti含量升高，其中Al改变了原始CMAS的成分，Ti作为形核剂，导致熔体加速析出CaAl2 Si2 O8 、MgAl4 O4 结晶相；这些结晶产物熔点高，构成的结晶层结构致密，能够有效阻止CMAS的渗入.Guo等[71 ] 研究发现，MAX相化合物(“Mn + 1 AXn 相”简称MAX相，其中M 为过渡族金属元素，A 为主族元素，X 为C或者N) Ti2 AlC可高度抵抗CMAS侵蚀，并进一步指出经过预氧化处理后Ti2 AlC促使CMAS结晶、抑制熔体渗透的能力更佳[72 ] ，因为预氧化在Ti2 AlC表面形成连续的Al2 O3 层和TiO2 粒子，Al2 O3 与熔融的CMAS反应形成钙长石相，而TiO2 以富Ti颗粒或Ti溶解(存在含量阈值)的形式作为形核剂促使结晶，如图4 [72 ] 所示. ...
Thermal barrier coatings chemically and mechanically resistant to high temperature attack by molten ashes
1
2011
... CMAS的熔点往往随着成分的变化有差异，Smialek等[11 ] 发现的硅酸盐沉积物熔点约为1135℃，Borom等[12 ] 对环境沉积物进行差热分析后得出其熔点约为1200℃，Gledhill[20 ] 分析了褐煤灰和火山灰发现，它们的初始熔化温度分别约为1150和1100℃.随着研究深入，学者们得出：CMAS的熔点是一个区间，一般在1100~1250℃[21 ~23 ] ，所以当温度超过1250℃时，CMAS会处于完全熔融状态.作为CMAS重要来源之一的火山灰，其化学和物理状态更加复杂.Song等[10 ] 采集了全球9座火山的火山灰样本，系统分析了天然火山灰的熔融过程.Naraparaju等[24 ] 比较了合成的CMAS和来自冰岛埃亚菲亚德拉冰盖冰川火山、日本樱岛火山的火山灰熔点，发现合成的CMAS熔点最高，达1250℃；随后是日本和冰岛火山灰，分别为1170和1150℃.这说明在发动机工作环境中，CMAS可能在较低温度下就开始熔化，因此熔融态持续时间更持久、渗透时间更长. ...
Environmental degradation of thermal-barrier coatings by molten deposits
1
2012
... CMAS的熔点往往随着成分的变化有差异，Smialek等[11 ] 发现的硅酸盐沉积物熔点约为1135℃，Borom等[12 ] 对环境沉积物进行差热分析后得出其熔点约为1200℃，Gledhill[20 ] 分析了褐煤灰和火山灰发现，它们的初始熔化温度分别约为1150和1100℃.随着研究深入，学者们得出：CMAS的熔点是一个区间，一般在1100~1250℃[21 ~23 ] ，所以当温度超过1250℃时，CMAS会处于完全熔融状态.作为CMAS重要来源之一的火山灰，其化学和物理状态更加复杂.Song等[10 ] 采集了全球9座火山的火山灰样本，系统分析了天然火山灰的熔融过程.Naraparaju等[24 ] 比较了合成的CMAS和来自冰岛埃亚菲亚德拉冰盖冰川火山、日本樱岛火山的火山灰熔点，发现合成的CMAS熔点最高，达1250℃；随后是日本和冰岛火山灰，分别为1170和1150℃.这说明在发动机工作环境中，CMAS可能在较低温度下就开始熔化，因此熔融态持续时间更持久、渗透时间更长. ...
Silicate deposit degradation of engineered coatings in gas turbines: Progress toward models and materials solutions
0
2017
Thermal barrier coatings for more efficient gas-turbine engines
1
2012
... CMAS的熔点往往随着成分的变化有差异，Smialek等[11 ] 发现的硅酸盐沉积物熔点约为1135℃，Borom等[12 ] 对环境沉积物进行差热分析后得出其熔点约为1200℃，Gledhill[20 ] 分析了褐煤灰和火山灰发现，它们的初始熔化温度分别约为1150和1100℃.随着研究深入，学者们得出：CMAS的熔点是一个区间，一般在1100~1250℃[21 ~23 ] ，所以当温度超过1250℃时，CMAS会处于完全熔融状态.作为CMAS重要来源之一的火山灰，其化学和物理状态更加复杂.Song等[10 ] 采集了全球9座火山的火山灰样本，系统分析了天然火山灰的熔融过程.Naraparaju等[24 ] 比较了合成的CMAS和来自冰岛埃亚菲亚德拉冰盖冰川火山、日本樱岛火山的火山灰熔点，发现合成的CMAS熔点最高，达1250℃；随后是日本和冰岛火山灰，分别为1170和1150℃.这说明在发动机工作环境中，CMAS可能在较低温度下就开始熔化，因此熔融态持续时间更持久、渗透时间更长. ...
Interaction and infiltration behavior of Eyjafjallaj?kull, Sakurajima volcanic ashes and a synthetic CMAS containing FeO with/in EB-PVD ZrO2 -65wt% Y2 O3 coating at high temperature
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2017
... CMAS的熔点往往随着成分的变化有差异，Smialek等[11 ] 发现的硅酸盐沉积物熔点约为1135℃，Borom等[12 ] 对环境沉积物进行差热分析后得出其熔点约为1200℃，Gledhill[20 ] 分析了褐煤灰和火山灰发现，它们的初始熔化温度分别约为1150和1100℃.随着研究深入，学者们得出：CMAS的熔点是一个区间，一般在1100~1250℃[21 ~23 ] ，所以当温度超过1250℃时，CMAS会处于完全熔融状态.作为CMAS重要来源之一的火山灰，其化学和物理状态更加复杂.Song等[10 ] 采集了全球9座火山的火山灰样本，系统分析了天然火山灰的熔融过程.Naraparaju等[24 ] 比较了合成的CMAS和来自冰岛埃亚菲亚德拉冰盖冰川火山、日本樱岛火山的火山灰熔点，发现合成的CMAS熔点最高，达1250℃；随后是日本和冰岛火山灰，分别为1170和1150℃.这说明在发动机工作环境中，CMAS可能在较低温度下就开始熔化，因此熔融态持续时间更持久、渗透时间更长. ...
Wetting, infiltration and interaction behavior of CMAS towards columnar YSZ coatings deposited by plasma spray physical vapor
1
2018
... CMAS与TBCs的相互作用行为还受CMAS的熔体组成、黏度以及其在涂层表面的附着、润湿、扩散、铺展和温度的影响.涂层表面熔融CMAS在达到平衡状态之前会经历一个较为短暂的扩散过程和相对较长的液体流动阶段，其中熔体流动是受熔体黏度的控制[25 ,26 ] ，CMAS的黏度与其成分和环境温度密切相关.作用在TBCs表面熔融的CMAS与涂层组分反应，随着SiO2 的消耗和熔体中稀土阳离子溶解量增大，熔体的黏度会降低；而CaO和MgO等氧化物的消耗及ZrO2 溶解量增加，会使得熔体黏度增加[27 ,28 ] .同时，黏度对温度的变化也十分敏感，具体表现在黏度会随着温度降低而显著上升[29 ] .Song等[30 ] 研究了1040~1450℃温度范围内CMAS在TBCs表面的接触角，发现温度升高，熔融CMAS与涂层表面接触角减小，表明熔体黏度下降.Li等[31 ] 通过分子动力学模拟了CMAS在YSZ表面的润湿过程，通过分析接触角、黏合功、表面张力和黏度这几个参数估计了可润湿性，结果表明YSZ表面的氧离子分布是影响CMAS在涂层表面的润湿性的关键，并指出CMAS熔体在YSZ(110)上最容易润湿，因为氧阴离子的浓度增加，容易被CMAS中的阳离子吸引. ...
Influence of the composition and viscosity of volcanic ashes on their adhesion within gas turbine aeroengines
1
2016
... CMAS与TBCs的相互作用行为还受CMAS的熔体组成、黏度以及其在涂层表面的附着、润湿、扩散、铺展和温度的影响.涂层表面熔融CMAS在达到平衡状态之前会经历一个较为短暂的扩散过程和相对较长的液体流动阶段，其中熔体流动是受熔体黏度的控制[25 ,26 ] ，CMAS的黏度与其成分和环境温度密切相关.作用在TBCs表面熔融的CMAS与涂层组分反应，随着SiO2 的消耗和熔体中稀土阳离子溶解量增大，熔体的黏度会降低；而CaO和MgO等氧化物的消耗及ZrO2 溶解量增加，会使得熔体黏度增加[27 ,28 ] .同时，黏度对温度的变化也十分敏感，具体表现在黏度会随着温度降低而显著上升[29 ] .Song等[30 ] 研究了1040~1450℃温度范围内CMAS在TBCs表面的接触角，发现温度升高，熔融CMAS与涂层表面接触角减小，表明熔体黏度下降.Li等[31 ] 通过分子动力学模拟了CMAS在YSZ表面的润湿过程，通过分析接触角、黏合功、表面张力和黏度这几个参数估计了可润湿性，结果表明YSZ表面的氧离子分布是影响CMAS在涂层表面的润湿性的关键，并指出CMAS熔体在YSZ(110)上最容易润湿，因为氧阴离子的浓度增加，容易被CMAS中的阳离子吸引. ...
Equilibrium relationships between thermal barrier oxides and silicate melts
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2016
... CMAS与TBCs的相互作用行为还受CMAS的熔体组成、黏度以及其在涂层表面的附着、润湿、扩散、铺展和温度的影响.涂层表面熔融CMAS在达到平衡状态之前会经历一个较为短暂的扩散过程和相对较长的液体流动阶段，其中熔体流动是受熔体黏度的控制[25 ,26 ] ，CMAS的黏度与其成分和环境温度密切相关.作用在TBCs表面熔融的CMAS与涂层组分反应，随着SiO2 的消耗和熔体中稀土阳离子溶解量增大，熔体的黏度会降低；而CaO和MgO等氧化物的消耗及ZrO2 溶解量增加，会使得熔体黏度增加[27 ,28 ] .同时，黏度对温度的变化也十分敏感，具体表现在黏度会随着温度降低而显著上升[29 ] .Song等[30 ] 研究了1040~1450℃温度范围内CMAS在TBCs表面的接触角，发现温度升高，熔融CMAS与涂层表面接触角减小，表明熔体黏度下降.Li等[31 ] 通过分子动力学模拟了CMAS在YSZ表面的润湿过程，通过分析接触角、黏合功、表面张力和黏度这几个参数估计了可润湿性，结果表明YSZ表面的氧离子分布是影响CMAS在涂层表面的润湿性的关键，并指出CMAS熔体在YSZ(110)上最容易润湿，因为氧阴离子的浓度增加，容易被CMAS中的阳离子吸引. ...
Mechanical and thermal properties of calcium-magnesium aluminosilicate (CMAS) glass
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2015
... CMAS与TBCs的相互作用行为还受CMAS的熔体组成、黏度以及其在涂层表面的附着、润湿、扩散、铺展和温度的影响.涂层表面熔融CMAS在达到平衡状态之前会经历一个较为短暂的扩散过程和相对较长的液体流动阶段，其中熔体流动是受熔体黏度的控制[25 ,26 ] ，CMAS的黏度与其成分和环境温度密切相关.作用在TBCs表面熔融的CMAS与涂层组分反应，随着SiO2 的消耗和熔体中稀土阳离子溶解量增大，熔体的黏度会降低；而CaO和MgO等氧化物的消耗及ZrO2 溶解量增加，会使得熔体黏度增加[27 ,28 ] .同时，黏度对温度的变化也十分敏感，具体表现在黏度会随着温度降低而显著上升[29 ] .Song等[30 ] 研究了1040~1450℃温度范围内CMAS在TBCs表面的接触角，发现温度升高，熔融CMAS与涂层表面接触角减小，表明熔体黏度下降.Li等[31 ] 通过分子动力学模拟了CMAS在YSZ表面的润湿过程，通过分析接触角、黏合功、表面张力和黏度这几个参数估计了可润湿性，结果表明YSZ表面的氧离子分布是影响CMAS在涂层表面的润湿性的关键，并指出CMAS熔体在YSZ(110)上最容易润湿，因为氧阴离子的浓度增加，容易被CMAS中的阳离子吸引. ...
Interaction of molten silicates with thermal barrier coatings under temperature gradients
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2015
... CMAS与TBCs的相互作用行为还受CMAS的熔体组成、黏度以及其在涂层表面的附着、润湿、扩散、铺展和温度的影响.涂层表面熔融CMAS在达到平衡状态之前会经历一个较为短暂的扩散过程和相对较长的液体流动阶段，其中熔体流动是受熔体黏度的控制[25 ,26 ] ，CMAS的黏度与其成分和环境温度密切相关.作用在TBCs表面熔融的CMAS与涂层组分反应，随着SiO2 的消耗和熔体中稀土阳离子溶解量增大，熔体的黏度会降低；而CaO和MgO等氧化物的消耗及ZrO2 溶解量增加，会使得熔体黏度增加[27 ,28 ] .同时，黏度对温度的变化也十分敏感，具体表现在黏度会随着温度降低而显著上升[29 ] .Song等[30 ] 研究了1040~1450℃温度范围内CMAS在TBCs表面的接触角，发现温度升高，熔融CMAS与涂层表面接触角减小，表明熔体黏度下降.Li等[31 ] 通过分子动力学模拟了CMAS在YSZ表面的润湿过程，通过分析接触角、黏合功、表面张力和黏度这几个参数估计了可润湿性，结果表明YSZ表面的氧离子分布是影响CMAS在涂层表面的润湿性的关键，并指出CMAS熔体在YSZ(110)上最容易润湿，因为氧阴离子的浓度增加，容易被CMAS中的阳离子吸引. ...
Wetting and spreading of molten volcanic ash in jet engines
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2017
... CMAS与TBCs的相互作用行为还受CMAS的熔体组成、黏度以及其在涂层表面的附着、润湿、扩散、铺展和温度的影响.涂层表面熔融CMAS在达到平衡状态之前会经历一个较为短暂的扩散过程和相对较长的液体流动阶段，其中熔体流动是受熔体黏度的控制[25 ,26 ] ，CMAS的黏度与其成分和环境温度密切相关.作用在TBCs表面熔融的CMAS与涂层组分反应，随着SiO2 的消耗和熔体中稀土阳离子溶解量增大，熔体的黏度会降低；而CaO和MgO等氧化物的消耗及ZrO2 溶解量增加，会使得熔体黏度增加[27 ,28 ] .同时，黏度对温度的变化也十分敏感，具体表现在黏度会随着温度降低而显著上升[29 ] .Song等[30 ] 研究了1040~1450℃温度范围内CMAS在TBCs表面的接触角，发现温度升高，熔融CMAS与涂层表面接触角减小，表明熔体黏度下降.Li等[31 ] 通过分子动力学模拟了CMAS在YSZ表面的润湿过程，通过分析接触角、黏合功、表面张力和黏度这几个参数估计了可润湿性，结果表明YSZ表面的氧离子分布是影响CMAS在涂层表面的润湿性的关键，并指出CMAS熔体在YSZ(110)上最容易润湿，因为氧阴离子的浓度增加，容易被CMAS中的阳离子吸引. ...
Wetting mechanism of CMAS melt on YSZ surface at high temperature: First-principles calculation
1
2019
... CMAS与TBCs的相互作用行为还受CMAS的熔体组成、黏度以及其在涂层表面的附着、润湿、扩散、铺展和温度的影响.涂层表面熔融CMAS在达到平衡状态之前会经历一个较为短暂的扩散过程和相对较长的液体流动阶段，其中熔体流动是受熔体黏度的控制[25 ,26 ] ，CMAS的黏度与其成分和环境温度密切相关.作用在TBCs表面熔融的CMAS与涂层组分反应，随着SiO2 的消耗和熔体中稀土阳离子溶解量增大，熔体的黏度会降低；而CaO和MgO等氧化物的消耗及ZrO2 溶解量增加，会使得熔体黏度增加[27 ,28 ] .同时，黏度对温度的变化也十分敏感，具体表现在黏度会随着温度降低而显著上升[29 ] .Song等[30 ] 研究了1040~1450℃温度范围内CMAS在TBCs表面的接触角，发现温度升高，熔融CMAS与涂层表面接触角减小，表明熔体黏度下降.Li等[31 ] 通过分子动力学模拟了CMAS在YSZ表面的润湿过程，通过分析接触角、黏合功、表面张力和黏度这几个参数估计了可润湿性，结果表明YSZ表面的氧离子分布是影响CMAS在涂层表面的润湿性的关键，并指出CMAS熔体在YSZ(110)上最容易润湿，因为氧阴离子的浓度增加，容易被CMAS中的阳离子吸引. ...
Self-crystallization characteristics of calcium-magnesium-alumina-silicate (CMAS) glass under simulated conditions for thermal barrier coating applications
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2020
... CMAS的黏度及其渗透行为同时还受自结晶的影响.Guo等[32 ] 研究了CMAS自结晶产物与加热、冷却速率和保温温度之间的关系，发现随着冷却速率降低，结晶产物依次为透辉石、硅灰石和钙长石，且结晶层厚度增加.当温度低于1050℃时，结晶形成透辉石和黄铁矿相；而在较高的温度下，黄长石转变为钙长石和硅灰石，但与加热速率无关.这些自结晶产物的形成将降低熔体的黏度，在一定程度上可以减缓CMAS的渗透. ...
... Guo等[32 ] 的研究表明，CMAS熔体自结晶行为和产物受加热、冷却速率以及温度的影响较大.在空冷过程中，CMAS自结晶被抑制；随着冷却速率的降低，透辉石、硅灰石和钙长石依次生成晶相，结晶层厚度增加.在停留温度不高于1050℃的加热过程中，形成透辉石和磷灰石相等自结晶产物；在较高的停留温度(1150和1250℃)下，透辉石仍然存在，而钙长石转变为钙长石和硅灰石.研究[32 ] 还指出，尽管自结晶可以减缓CMAS在TBCs中的渗入，但保护TBCs免受CMAS腐蚀的效果却有限，需要发展其他的CMAS腐蚀防护方法. ...
... [32 ]还指出，尽管自结晶可以减缓CMAS在TBCs中的渗入，但保护TBCs免受CMAS腐蚀的效果却有限，需要发展其他的CMAS腐蚀防护方法. ...
APS制备7YSZ热障涂层镀铝改性的抗氧化性
1
2019
... TBCs中设计有一些微裂纹、孔隙，甚至柱状微结构[33 ] ，如图1 [34 ] 所示，这有助于提高涂层的应变容限，改善抗热震性能[35 ] .但是，这样的微结构也使得熔融CMAS极易渗入，加速涂层破坏和失效.研究[36 ~38 ] 表明，CMAS作用下TBC的失效一般是热化学和热机械的耦合作用. ...
APS制备7YSZ热障涂层镀铝改性的抗氧化性
1
2019
... TBCs中设计有一些微裂纹、孔隙，甚至柱状微结构[33 ] ，如图1 [34 ] 所示，这有助于提高涂层的应变容限，改善抗热震性能[35 ] .但是，这样的微结构也使得熔融CMAS极易渗入，加速涂层破坏和失效.研究[36 ~38 ] 表明，CMAS作用下TBC的失效一般是热化学和热机械的耦合作用. ...
Thermal cycling of EB-PVD TBCs based on YSZ ceramic coat and diffusion aluminide bond coat
3
2021
... TBCs中设计有一些微裂纹、孔隙，甚至柱状微结构[33 ] ，如图1 [34 ] 所示，这有助于提高涂层的应变容限，改善抗热震性能[35 ] .但是，这样的微结构也使得熔融CMAS极易渗入，加速涂层破坏和失效.研究[36 ~38 ] 表明，CMAS作用下TBC的失效一般是热化学和热机械的耦合作用. ...
... [
34 ]
Cross-section microstructures of yttria partially stabilized zirconia (YSZ) coatings by different preparation methods<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R34">34</xref>]</sup>(a) air plasma spraying (APS) (b) electron beam physical vapor deposition (EB-PVD) Fig.1 ![]()
为解析TBCs的CMAS腐蚀机理，研究者们开展了大量的研究工作.Mercer等[13 ] 分析了退役发动机的涡轮叶片，发现在最高的表面温度下，沉积在表面的CMAS可以穿透TBCs，改变其近表面的力学性能，增强层裂倾向，并提出了冷冲击分层和柱晶断裂失效机理.Krämer等[39 ] 评估了航空发动机上具有较厚TBCs的固定部件(特别是护罩)，发现服役于最高温度下的涂层中CMAS渗透深度约为涂层厚度的一半；利用Raman位移法测量了被渗透TBCs的横截面残余应力梯度，发现上表面是拉应力，底部为压应力，这有助于预测裂纹和层裂现象.Wu等[40 ] 研究了CMAS作用下YSZ的微观结构及热物理、机械性能，发现CMAS中Si和Ca进入涂层后会严重加剧涂层烧结，相互作用后还会导致t′相转变为m相，缩短涂层寿命；涂层的孔隙率从25%降低到5%；在1200℃下的热扩散率从0.3 mm2 /s增加到0.7 mm2 /s，表明隔热效果显著降低，涂层的显微硬度也增加了约40%. ...
... [
34 ](a) air plasma spraying (APS) (b) electron beam physical vapor deposition (EB-PVD)
Fig.1 ![]()
为解析TBCs的CMAS腐蚀机理，研究者们开展了大量的研究工作.Mercer等[13 ] 分析了退役发动机的涡轮叶片，发现在最高的表面温度下，沉积在表面的CMAS可以穿透TBCs，改变其近表面的力学性能，增强层裂倾向，并提出了冷冲击分层和柱晶断裂失效机理.Krämer等[39 ] 评估了航空发动机上具有较厚TBCs的固定部件(特别是护罩)，发现服役于最高温度下的涂层中CMAS渗透深度约为涂层厚度的一半；利用Raman位移法测量了被渗透TBCs的横截面残余应力梯度，发现上表面是拉应力，底部为压应力，这有助于预测裂纹和层裂现象.Wu等[40 ] 研究了CMAS作用下YSZ的微观结构及热物理、机械性能，发现CMAS中Si和Ca进入涂层后会严重加剧涂层烧结，相互作用后还会导致t′相转变为m相，缩短涂层寿命；涂层的孔隙率从25%降低到5%；在1200℃下的热扩散率从0.3 mm2 /s增加到0.7 mm2 /s，表明隔热效果显著降低，涂层的显微硬度也增加了约40%. ...
Processing science of advanced thermal-barrier systems
1
2012
... TBCs中设计有一些微裂纹、孔隙，甚至柱状微结构[33 ] ，如图1 [34 ] 所示，这有助于提高涂层的应变容限，改善抗热震性能[35 ] .但是，这样的微结构也使得熔融CMAS极易渗入，加速涂层破坏和失效.研究[36 ~38 ] 表明，CMAS作用下TBC的失效一般是热化学和热机械的耦合作用. ...
热障涂层抗腐蚀研究进展
1
2013
... TBCs中设计有一些微裂纹、孔隙，甚至柱状微结构[33 ] ，如图1 [34 ] 所示，这有助于提高涂层的应变容限，改善抗热震性能[35 ] .但是，这样的微结构也使得熔融CMAS极易渗入，加速涂层破坏和失效.研究[36 ~38 ] 表明，CMAS作用下TBC的失效一般是热化学和热机械的耦合作用. ...
热障涂层抗腐蚀研究进展
1
2013
... TBCs中设计有一些微裂纹、孔隙，甚至柱状微结构[33 ] ，如图1 [34 ] 所示，这有助于提高涂层的应变容限，改善抗热震性能[35 ] .但是，这样的微结构也使得熔融CMAS极易渗入，加速涂层破坏和失效.研究[36 ~38 ] 表明，CMAS作用下TBC的失效一般是热化学和热机械的耦合作用. ...
等离子喷涂-物理气相沉积7YSZ热障涂层沉积机理及其CMAS腐蚀失效机制
0
2015
等离子喷涂-物理气相沉积7YSZ热障涂层沉积机理及其CMAS腐蚀失效机制
0
2015
Experimental and numerical investigation on the thermal and mechanical behaviours of thermal barrier coatings exposed to CMAS corrosion
1
2021
... TBCs中设计有一些微裂纹、孔隙，甚至柱状微结构[33 ] ，如图1 [34 ] 所示，这有助于提高涂层的应变容限，改善抗热震性能[35 ] .但是，这样的微结构也使得熔融CMAS极易渗入，加速涂层破坏和失效.研究[36 ~38 ] 表明，CMAS作用下TBC的失效一般是热化学和热机械的耦合作用. ...
Mechanisms of cracking and delamination within thick thermal barrier systems in aero-engines subject to calcium-magnesium-alumino-silicate (CMAS) penetration
1
2008
... 为解析TBCs的CMAS腐蚀机理，研究者们开展了大量的研究工作.Mercer等[13 ] 分析了退役发动机的涡轮叶片，发现在最高的表面温度下，沉积在表面的CMAS可以穿透TBCs，改变其近表面的力学性能，增强层裂倾向，并提出了冷冲击分层和柱晶断裂失效机理.Krämer等[39 ] 评估了航空发动机上具有较厚TBCs的固定部件(特别是护罩)，发现服役于最高温度下的涂层中CMAS渗透深度约为涂层厚度的一半；利用Raman位移法测量了被渗透TBCs的横截面残余应力梯度，发现上表面是拉应力，底部为压应力，这有助于预测裂纹和层裂现象.Wu等[40 ] 研究了CMAS作用下YSZ的微观结构及热物理、机械性能，发现CMAS中Si和Ca进入涂层后会严重加剧涂层烧结，相互作用后还会导致t′相转变为m相，缩短涂层寿命；涂层的孔隙率从25%降低到5%；在1200℃下的热扩散率从0.3 mm2 /s增加到0.7 mm2 /s，表明隔热效果显著降低，涂层的显微硬度也增加了约40%. ...
Microstructure and thermo-physical properties of yttria stabilized zirconia coatings with CMAS deposits
2
2011
... 为解析TBCs的CMAS腐蚀机理，研究者们开展了大量的研究工作.Mercer等[13 ] 分析了退役发动机的涡轮叶片，发现在最高的表面温度下，沉积在表面的CMAS可以穿透TBCs，改变其近表面的力学性能，增强层裂倾向，并提出了冷冲击分层和柱晶断裂失效机理.Krämer等[39 ] 评估了航空发动机上具有较厚TBCs的固定部件(特别是护罩)，发现服役于最高温度下的涂层中CMAS渗透深度约为涂层厚度的一半；利用Raman位移法测量了被渗透TBCs的横截面残余应力梯度，发现上表面是拉应力，底部为压应力，这有助于预测裂纹和层裂现象.Wu等[40 ] 研究了CMAS作用下YSZ的微观结构及热物理、机械性能，发现CMAS中Si和Ca进入涂层后会严重加剧涂层烧结，相互作用后还会导致t′相转变为m相，缩短涂层寿命；涂层的孔隙率从25%降低到5%；在1200℃下的热扩散率从0.3 mm2 /s增加到0.7 mm2 /s，表明隔热效果显著降低，涂层的显微硬度也增加了约40%. ...
... 高温下CMAS对TBCs的破坏主要分为热化学和热机械2方面，如图2 [13 ,43 ] 所示.热化学方面，有研究者[40 ,44 ] 发现，反应初期在涂层表面的CMAS中可以观察到“起泡”现象，这可能是涂层中本来存在的气体由于高温向外扩散而被困在涂层表面的CMAS中.反应过程中，Si、Ca和Al等元素进入涂层，在CMAS和涂层界面处开始反应，形成尖晶石等产物；同时，YSZ涂层中的Y2 O3 溶于CMAS中促使t' 相YSZ失稳、溶解，并重新沉淀形成球状m-ZrO2 ，此转变通常伴随3%~5%的体积膨胀，导致裂纹[12 ,45 ] .以上作用破坏了涂层的相稳定性和微观结构完整性，加速了涂层的失效. ...
A novel test approach for plasma-sprayed coatings tested simultaneously under CMAS and thermal gradient cycling conditions
1
2010
... 为更加深入、简便地研究CMAS腐蚀热障涂层的具体过程和机理，研究人员建立了CMAS和TBCs相互作用的实验室模型并不断完善.2者的作用与温度密切相关：在较低的温度下，CMAS颗粒持续撞击涂层，造成磨损腐蚀和涂层的局部脱落[41 ,42 ] ；在较高的温度下，CMAS会转变为熔融态并黏附、润湿涂层表面，沿着涂层内部联通的孔隙和裂纹渗入，同时与涂层反应，破坏涂层相组成和微结构. ...
A comparison between the erosion behaviour of thermal spray and electron beam physical vapour deposition thermal barrier coatings
1
1999
... 为更加深入、简便地研究CMAS腐蚀热障涂层的具体过程和机理，研究人员建立了CMAS和TBCs相互作用的实验室模型并不断完善.2者的作用与温度密切相关：在较低的温度下，CMAS颗粒持续撞击涂层，造成磨损腐蚀和涂层的局部脱落[41 ,42 ] ；在较高的温度下，CMAS会转变为熔融态并黏附、润湿涂层表面，沿着涂层内部联通的孔隙和裂纹渗入，同时与涂层反应，破坏涂层相组成和微结构. ...
Effects of laser glazing on CMAS corrosion behavior of Y2 O3 stabilized ZrO2 thermal barrier coatings
8
2019
... 高温下CMAS对TBCs的破坏主要分为热化学和热机械2方面，如图2 [13 ,43 ] 所示.热化学方面，有研究者[40 ,44 ] 发现，反应初期在涂层表面的CMAS中可以观察到“起泡”现象，这可能是涂层中本来存在的气体由于高温向外扩散而被困在涂层表面的CMAS中.反应过程中，Si、Ca和Al等元素进入涂层，在CMAS和涂层界面处开始反应，形成尖晶石等产物；同时，YSZ涂层中的Y2 O3 溶于CMAS中促使t' 相YSZ失稳、溶解，并重新沉淀形成球状m-ZrO2 ，此转变通常伴随3%~5%的体积膨胀，导致裂纹[12 ,45 ] .以上作用破坏了涂层的相稳定性和微观结构完整性，加速了涂层的失效. ...
... ,
43 ]
Degradation of thermal barrier coatings (TBCs) by CMAS (CaO, MgO, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, and SiO<sub>2</sub>) at high temperatures(a) thermochemical degradation<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R43">43</xref>]</sup>(b) thermomechanical degradation<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R13">13</xref>]</sup> Fig.2 ![]()
在热机械方面，冷却后的熔融CMAS填充涂层的孔隙和微裂纹，会导致涂层变得更加致密，显著降低陶瓷涂层的应变容限；CMAS中的Si会扩散至涂层中而加速YSZ的烧结，增大涂层的弹性模量、降低应变容限和隔热效果.此外，CMAS渗入涂层后还会改变涂层的CTE，导致涂层中反应区和未反应区CTE失配，CMAS渗透深度的差异会导致涂层不同部位的弹性模量和CTE变化不一致.这一系列的涂层微结构、热力学性能参量的变化会加大热循环过程中TBCs的应力，最终导致涂层剥落[46 ~48 ] . ...
... [
43 ](b) thermomechanical degradation
[13 ] Fig.2 ![]()
在热机械方面，冷却后的熔融CMAS填充涂层的孔隙和微裂纹，会导致涂层变得更加致密，显著降低陶瓷涂层的应变容限；CMAS中的Si会扩散至涂层中而加速YSZ的烧结，增大涂层的弹性模量、降低应变容限和隔热效果.此外，CMAS渗入涂层后还会改变涂层的CTE，导致涂层中反应区和未反应区CTE失配，CMAS渗透深度的差异会导致涂层不同部位的弹性模量和CTE变化不一致.这一系列的涂层微结构、热力学性能参量的变化会加大热循环过程中TBCs的应力，最终导致涂层剥落[46 ~48 ] . ...
... 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
... [43 ]所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
... [43 ]所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
... (a, b) single layer fracture cross-sections (c, d) double layer surfaces (e, f) double layer fracture cross-sections
Surface and fracture cross-sectional morphologies of laser-glazed coatings before (a, c, e) and after (b, d, f) parameter optimization Fig.6 ![]()
图7 激光处理后的涂层在1250℃下CMAS腐蚀0.5 h截面和断面形貌，以及腐蚀4 h的截面形貌<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R43">43</xref>]</sup> (a) cross-sectional image (b) fracture cross-sectional image (c, d) low and high magnified images of sample, respectively ...
... (a) cross-sectional image (b) fracture cross-sectional image (c, d) low and high magnified images of sample, respectively
Micrographs of laser-glazed coatings after CMAS attack at 1250<sup>o</sup>C for 0.5 h (a, b) and 4 h (c, d)<sup> [<xref ref-type="bibr" rid="R43">43</xref>]</sup> Fig.7 ![]()
一些新型超高温TBCs材料，如Gd2 Zr2 O7 、LaCe2 O7 、GdPO4 等，它们虽然具有TBCs应用的潜力，且抗CMAS腐蚀性能优异，但由于一些问题，比如热膨胀系数较小、韧性差等，使得这些新型涂层的抗热震性能不理想，特别是在CMAS、温度梯度耦合作用的热循环条件下，涂层寿命较低，容易过早剥落失效.通过TBCs的结构设计，人们提出了双陶瓷层TBCs，即顶层陶瓷层为这些新型TBCs材料，底层陶瓷层为YSZ.这一方法调和了涂层系统与基体之间的热膨胀不匹配和应力过大问题，且兼顾了涂层的隔热、抗CMAS腐蚀性能.与单陶瓷层的Gd2 Zr2 O7 、LaCe2 O7 、GdPO4 等TBCs以及YSZ TBCs相比，它们对应的双陶瓷层TBCs的热循环寿命显著提升，且具有更佳的抗CMAS腐蚀性能[92 ,98 ,106 ~108 ] . ...
Failure of thermal barrier coatings subjected to CMAS attack
1
2010
... 高温下CMAS对TBCs的破坏主要分为热化学和热机械2方面，如图2 [13 ,43 ] 所示.热化学方面，有研究者[40 ,44 ] 发现，反应初期在涂层表面的CMAS中可以观察到“起泡”现象，这可能是涂层中本来存在的气体由于高温向外扩散而被困在涂层表面的CMAS中.反应过程中，Si、Ca和Al等元素进入涂层，在CMAS和涂层界面处开始反应，形成尖晶石等产物；同时，YSZ涂层中的Y2 O3 溶于CMAS中促使t' 相YSZ失稳、溶解，并重新沉淀形成球状m-ZrO2 ，此转变通常伴随3%~5%的体积膨胀，导致裂纹[12 ,45 ] .以上作用破坏了涂层的相稳定性和微观结构完整性，加速了涂层的失效. ...
Thermochemical interaction of thermal barrier coatings with molten CaO-MgO-Al2 O3 -SiO2 (CMAS) deposits
1
2006
... 高温下CMAS对TBCs的破坏主要分为热化学和热机械2方面，如图2 [13 ,43 ] 所示.热化学方面，有研究者[40 ,44 ] 发现，反应初期在涂层表面的CMAS中可以观察到“起泡”现象，这可能是涂层中本来存在的气体由于高温向外扩散而被困在涂层表面的CMAS中.反应过程中，Si、Ca和Al等元素进入涂层，在CMAS和涂层界面处开始反应，形成尖晶石等产物；同时，YSZ涂层中的Y2 O3 溶于CMAS中促使t' 相YSZ失稳、溶解，并重新沉淀形成球状m-ZrO2 ，此转变通常伴随3%~5%的体积膨胀，导致裂纹[12 ,45 ] .以上作用破坏了涂层的相稳定性和微观结构完整性，加速了涂层的失效. ...
Degradation of EB-PVD thermal barrier coatings caused by CMAS deposits
1
2012
... 在热机械方面，冷却后的熔融CMAS填充涂层的孔隙和微裂纹，会导致涂层变得更加致密，显著降低陶瓷涂层的应变容限；CMAS中的Si会扩散至涂层中而加速YSZ的烧结，增大涂层的弹性模量、降低应变容限和隔热效果.此外，CMAS渗入涂层后还会改变涂层的CTE，导致涂层中反应区和未反应区CTE失配，CMAS渗透深度的差异会导致涂层不同部位的弹性模量和CTE变化不一致.这一系列的涂层微结构、热力学性能参量的变化会加大热循环过程中TBCs的应力，最终导致涂层剥落[46 ~48 ] . ...
Evaluation of plasma sprayed YSZ thermal barrier coatings with the CMAS deposits infiltration using impedance spectroscopy
0
2012
热障涂层在CMAS环境下的失效与防护
2
2018
... 在热机械方面，冷却后的熔融CMAS填充涂层的孔隙和微裂纹，会导致涂层变得更加致密，显著降低陶瓷涂层的应变容限；CMAS中的Si会扩散至涂层中而加速YSZ的烧结，增大涂层的弹性模量、降低应变容限和隔热效果.此外，CMAS渗入涂层后还会改变涂层的CTE，导致涂层中反应区和未反应区CTE失配，CMAS渗透深度的差异会导致涂层不同部位的弹性模量和CTE变化不一致.这一系列的涂层微结构、热力学性能参量的变化会加大热循环过程中TBCs的应力，最终导致涂层剥落[46 ~48 ] . ...
... 由于CMAS引起TBCs损伤和失效的原因非常复杂，因此针对CMAS腐蚀的防护方法也各不相同.Rai等[49 ] 较早总结了TBCs的3种CMAS腐蚀防护方法，可分为：非渗透性涂层、牺牲性防护涂层以及多层复合的防护涂层(通常是非渗透性涂层、牺牲性涂层以及不润湿涂层的复合涂层).非渗透性涂层是一种致密、无裂纹、无孔的层，包括氧化物、非氧化物或金属涂层等，没有反应过程；而牺牲性防护涂层内某些成分会与环境沉积物反应，生成更难渗透的物质；不润湿的防护层着重改进涂层的表面质量，使熔融的物质无法润湿涂层表面，从而减缓了熔体渗透.这3种方法旨在减缓CMAS的渗入和化学反应以及减少CMAS在表面的附着，本质上是在表面制备一层防护层，直接阻挡CMAS渗入，属于物理方法[48 ,50 ~53 ] .同时，近年来出现了很多其他抗CMAS的腐蚀方法，比如：改性YSZ涂层(促使环境沉积物结晶或与其反应直至消耗完沉积物)、新型的热障涂层材料和TBC的结构设计.以上所述的方法各有优劣，但改性YSZ涂层和开发新型热障涂层体系的方法更受研究者青睐，更具发展潜力. ...
热障涂层在CMAS环境下的失效与防护
2
2018
... 在热机械方面，冷却后的熔融CMAS填充涂层的孔隙和微裂纹，会导致涂层变得更加致密，显著降低陶瓷涂层的应变容限；CMAS中的Si会扩散至涂层中而加速YSZ的烧结，增大涂层的弹性模量、降低应变容限和隔热效果.此外，CMAS渗入涂层后还会改变涂层的CTE，导致涂层中反应区和未反应区CTE失配，CMAS渗透深度的差异会导致涂层不同部位的弹性模量和CTE变化不一致.这一系列的涂层微结构、热力学性能参量的变化会加大热循环过程中TBCs的应力，最终导致涂层剥落[46 ~48 ] . ...
... 由于CMAS引起TBCs损伤和失效的原因非常复杂，因此针对CMAS腐蚀的防护方法也各不相同.Rai等[49 ] 较早总结了TBCs的3种CMAS腐蚀防护方法，可分为：非渗透性涂层、牺牲性防护涂层以及多层复合的防护涂层(通常是非渗透性涂层、牺牲性涂层以及不润湿涂层的复合涂层).非渗透性涂层是一种致密、无裂纹、无孔的层，包括氧化物、非氧化物或金属涂层等，没有反应过程；而牺牲性防护涂层内某些成分会与环境沉积物反应，生成更难渗透的物质；不润湿的防护层着重改进涂层的表面质量，使熔融的物质无法润湿涂层表面，从而减缓了熔体渗透.这3种方法旨在减缓CMAS的渗入和化学反应以及减少CMAS在表面的附着，本质上是在表面制备一层防护层，直接阻挡CMAS渗入，属于物理方法[48 ,50 ~53 ] .同时，近年来出现了很多其他抗CMAS的腐蚀方法，比如：改性YSZ涂层(促使环境沉积物结晶或与其反应直至消耗完沉积物)、新型的热障涂层材料和TBC的结构设计.以上所述的方法各有优劣，但改性YSZ涂层和开发新型热障涂层体系的方法更受研究者青睐，更具发展潜力. ...
CMAS-resistant thermal barrier coatings (TBC)
3
2010
... 由于CMAS引起TBCs损伤和失效的原因非常复杂，因此针对CMAS腐蚀的防护方法也各不相同.Rai等[49 ] 较早总结了TBCs的3种CMAS腐蚀防护方法，可分为：非渗透性涂层、牺牲性防护涂层以及多层复合的防护涂层(通常是非渗透性涂层、牺牲性涂层以及不润湿涂层的复合涂层).非渗透性涂层是一种致密、无裂纹、无孔的层，包括氧化物、非氧化物或金属涂层等，没有反应过程；而牺牲性防护涂层内某些成分会与环境沉积物反应，生成更难渗透的物质；不润湿的防护层着重改进涂层的表面质量，使熔融的物质无法润湿涂层表面，从而减缓了熔体渗透.这3种方法旨在减缓CMAS的渗入和化学反应以及减少CMAS在表面的附着，本质上是在表面制备一层防护层，直接阻挡CMAS渗入，属于物理方法[48 ,50 ~53 ] .同时，近年来出现了很多其他抗CMAS的腐蚀方法，比如：改性YSZ涂层(促使环境沉积物结晶或与其反应直至消耗完沉积物)、新型的热障涂层材料和TBC的结构设计.以上所述的方法各有优劣，但改性YSZ涂层和开发新型热障涂层体系的方法更受研究者青睐，更具发展潜力. ...
... 不润湿涂层是通过提供对熔融CMAS不润湿的表面，使涂层与熔体之间的接触达到最小化.这种材料旨在降低熔融沉积物通过毛细作用穿透TBCs的能力，并增强高温下涂层的完整性.Rai等[49 ] 制备了几乎无裂纹的Pd涂层，在简短的等温(1260℃、10 min)实验中，Pd层提供了非常优越的抗CMAS腐蚀性能和不润湿性，但其多孔结构并不能完全阻止CMAS渗透. ...
... 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
不同结构8YSZ热障涂层对CMAS沉积物的防护作用
2
2016
... 由于CMAS引起TBCs损伤和失效的原因非常复杂，因此针对CMAS腐蚀的防护方法也各不相同.Rai等[49 ] 较早总结了TBCs的3种CMAS腐蚀防护方法，可分为：非渗透性涂层、牺牲性防护涂层以及多层复合的防护涂层(通常是非渗透性涂层、牺牲性涂层以及不润湿涂层的复合涂层).非渗透性涂层是一种致密、无裂纹、无孔的层，包括氧化物、非氧化物或金属涂层等，没有反应过程；而牺牲性防护涂层内某些成分会与环境沉积物反应，生成更难渗透的物质；不润湿的防护层着重改进涂层的表面质量，使熔融的物质无法润湿涂层表面，从而减缓了熔体渗透.这3种方法旨在减缓CMAS的渗入和化学反应以及减少CMAS在表面的附着，本质上是在表面制备一层防护层，直接阻挡CMAS渗入，属于物理方法[48 ,50 ~53 ] .同时，近年来出现了很多其他抗CMAS的腐蚀方法，比如：改性YSZ涂层(促使环境沉积物结晶或与其反应直至消耗完沉积物)、新型的热障涂层材料和TBC的结构设计.以上所述的方法各有优劣，但改性YSZ涂层和开发新型热障涂层体系的方法更受研究者青睐，更具发展潜力. ...
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
不同结构8YSZ热障涂层对CMAS沉积物的防护作用
2
2016
... 由于CMAS引起TBCs损伤和失效的原因非常复杂，因此针对CMAS腐蚀的防护方法也各不相同.Rai等[49 ] 较早总结了TBCs的3种CMAS腐蚀防护方法，可分为：非渗透性涂层、牺牲性防护涂层以及多层复合的防护涂层(通常是非渗透性涂层、牺牲性涂层以及不润湿涂层的复合涂层).非渗透性涂层是一种致密、无裂纹、无孔的层，包括氧化物、非氧化物或金属涂层等，没有反应过程；而牺牲性防护涂层内某些成分会与环境沉积物反应，生成更难渗透的物质；不润湿的防护层着重改进涂层的表面质量，使熔融的物质无法润湿涂层表面，从而减缓了熔体渗透.这3种方法旨在减缓CMAS的渗入和化学反应以及减少CMAS在表面的附着，本质上是在表面制备一层防护层，直接阻挡CMAS渗入，属于物理方法[48 ,50 ~53 ] .同时，近年来出现了很多其他抗CMAS的腐蚀方法，比如：改性YSZ涂层(促使环境沉积物结晶或与其反应直至消耗完沉积物)、新型的热障涂层材料和TBC的结构设计.以上所述的方法各有优劣，但改性YSZ涂层和开发新型热障涂层体系的方法更受研究者青睐，更具发展潜力. ...
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
Protection of thermal barrier coating by a sacrificial surface coating
0
Protection of thermal barrier coating with an impermeable barrier coating
1
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
Protected thermal barrier coating composite with multiple coatings
2
... 由于CMAS引起TBCs损伤和失效的原因非常复杂，因此针对CMAS腐蚀的防护方法也各不相同.Rai等[49 ] 较早总结了TBCs的3种CMAS腐蚀防护方法，可分为：非渗透性涂层、牺牲性防护涂层以及多层复合的防护涂层(通常是非渗透性涂层、牺牲性涂层以及不润湿涂层的复合涂层).非渗透性涂层是一种致密、无裂纹、无孔的层，包括氧化物、非氧化物或金属涂层等，没有反应过程；而牺牲性防护涂层内某些成分会与环境沉积物反应，生成更难渗透的物质；不润湿的防护层着重改进涂层的表面质量，使熔融的物质无法润湿涂层表面，从而减缓了熔体渗透.这3种方法旨在减缓CMAS的渗入和化学反应以及减少CMAS在表面的附着，本质上是在表面制备一层防护层，直接阻挡CMAS渗入，属于物理方法[48 ,50 ~53 ] .同时，近年来出现了很多其他抗CMAS的腐蚀方法，比如：改性YSZ涂层(促使环境沉积物结晶或与其反应直至消耗完沉积物)、新型的热障涂层材料和TBC的结构设计.以上所述的方法各有优劣，但改性YSZ涂层和开发新型热障涂层体系的方法更受研究者青睐，更具发展潜力. ...
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
Protectiveness of Pt and Gd2 Zr2 O7 layers on EB-PVD YSZ thermal barrier coatings against calcium-magnesium-alumina-silicate (CMAS) attack
4
2015
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
... [54 ]所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
... [
54 ]
(a) Pt film covered region (b) EDS Si mapping result of Fig.3a ...
... (c) discontinuous Pt film covered region (d) EDS Si mapping result of Fig.3c
Cross-sectional images of YSZ coatings with Pt films after heat treatment at 1250<sup>o</sup>C for 4 h with CMAS deposits<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R54">54</xref>]</sup> Fig.3 ![]()
不润湿涂层是通过提供对熔融CMAS不润湿的表面，使涂层与熔体之间的接触达到最小化.这种材料旨在降低熔融沉积物通过毛细作用穿透TBCs的能力，并增强高温下涂层的完整性.Rai等[49 ] 制备了几乎无裂纹的Pd涂层，在简短的等温(1260℃、10 min)实验中，Pd层提供了非常优越的抗CMAS腐蚀性能和不润湿性，但其多孔结构并不能完全阻止CMAS渗透. ...
CMAS (CaO-MgO-Al2 O3 -SiO2 ) resistance of Y2 O3 -stabilized ZrO2 thermal barrier coatings with Pt layers
1
2018
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
In situ synthesis of α -alumina layer at top yttrium-stabilized zirconia thermal barrier coatings for oxygen barrier
1
2014
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
In situ synthesis of α -alumina layer on thermal barrier coating for protection against CMAS (CaO-MgO-Al2 O3 -SiO2 ) corrosion
0
2015
Reaction mechanism and thermal insulation property of Al-deposited 7YSZ thermal barrier coating
0
2015
Enhanced properties of Al-modified EB-PVD 7YSZ thermal barrier coatings
1
2016
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
Adsorbability and spreadability of calcium-magnesium-alumino-silicate (CMAS) on Al-modified 7YSZ thermal barrier coating
1
2016
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
镀铝表面改性7YSZ纳米热障涂层热震性能分析
1
2017
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
镀铝表面改性7YSZ纳米热障涂层热震性能分析
1
2017
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
PS-PVD alumina overlayer on thermal barrier coatings against CMAS attack
1
2021
... 非渗透性涂层的主要特征有连续、致密、无裂纹，它可以包含氧化物、非氧化物或金属涂层，是通过材料的物理特征直接阻挡熔体渗透.根据Hasz等[52 ,53 ] 的专利，阻止熔融CMAS最有效的非渗透涂层有Pd-Ag (80%~20%，质量分数)、Pd、Pt、SiC、SiO2 、Ta2 O5 、CaZrO3 、MgAlO4 、SiOC及其混合物.Wang等[54 ] 比较了表面镀Pt层和EB-PVD制备Gd2 Zr2 O7 (GZO)层对YSZ涂层CMAS腐蚀的防护效果，发现Pt层的非渗透特性可以显著阻止熔体渗入，但GZO的效果较差，可能原因是体系的热膨胀不匹配致使涂层微裂纹和孔隙扩大，如图3 [54 ] 所示.Liu等[55 ] 发现镀Pt的YSZ涂层虽然可以阻止CMAS熔体渗入，但是Pt层的稳定性较差，随着热处理时间延长，Pt层部分溶解在熔融CMAS中，厚度减小.因此，镀Pt层虽然对TBCs的抗CMAS腐蚀有积极作用，但是Pt层与熔融CMAS之间的热化学相容性有待提高.何箐等[50 ] 在孔隙率为12.9%的8YSZ涂层表面制备厚度为10~20 µm的致密Al2 O3 防护层后，涂层的热冲击寿命提高了4.4倍；同时，致密度的提高以及Al2 O3 防护层的制备均能改善表面粗糙度，有效缓解了CMAS的黏附、渗入以及提高接触界面CMAS的稳定性.Zhang等[56 ~59 ] 采用直流磁控溅射法在TBCs表面沉积了柱状Al膜，真空热处理后通过Al和ZrO2 的反应原位生成了α -Al2 O3 层.结果表明，真空热处理后的Al沉积TBCs具有更好的抗CMAS腐蚀性，其中原因可能是α -Al2 O3 填充了部分YSZ涂层中的孔隙和裂纹，阻止熔融CMAS的渗透.同时，CMAS与α -Al2 O3 反应形成CaAl2 Si2 O8 和MgAl2 O4 层，其结构致密，有抑制CMAS进一步渗透的作用.此外，Zhang等[60 ,61 ] 还比较了CMAS在原始态TBCs和Al改性TBCs上的吸附性和铺展性；结果表明，与原始态TBCs相比，Al改性TBCs具有较低的吸附质量和较小的铺展面积.此外，Guo等[62 ] 比较了APS和PS-PVD方法在YSZ涂层上沉积Al2 O3 的性能，通过对比发现PS-PVD沉积的Al2 O3 层热循环和抗CMAS腐蚀性能更好. ...
The wettability and corrosion behaviors of CMAS on M-YTaO4 at 1350o C
1
2021
... 可以发现，只追求材料的非渗透、不润湿性是不太现实的，2种特性在一种材料上很难兼得.同时，理想的非渗透材料多是致密无孔隙，虽然可以阻止熔体渗透，但其隔热性和应变容限较低.在8YSZ涂层上制备致密防护层如Al膜、Pt层等，阻止CMAS渗透效果突出.然而，沉积后的涂层与8YSZ涂层的结合没有详细研究；沉积的Al膜势必影响8YSZ热障涂层的热应力释放；Al膜由于致密性良好，对涂层的抗热震性能、热循环寿命性能也会造成不良影响，同时Al膜较薄，热循环过程中容易剥落，影响腐蚀防护效果.而在追求材料表面的不润湿特性时要结合具体的材料，如Ye等[63 ] 发现CMAS对m-YTaO4 的润湿性比YSZ差，有利于提高其耐腐蚀性，而m-YTaO4 本身也具有良好的抗CMAS腐蚀性能.Guo等[64 ] 研究了表面粗糙度对YSZ、GdPO4 和LaPO4 块体抗CMAS腐蚀性能的影响，发现经过表面抛光处理后，熔融CMAS在这些块材表面的润湿性更低、铺展面积更小，表明适当的表面处理可以赋予涂层更好的抗CMAS腐蚀性能.因此，在现有的材料基础上进行改性使其具备一定的非渗透、不润湿特性，同时结合其他防护方法是未来TBCs抗CMAS腐蚀研究重点探索的方向. ...
Effects of surface roughness on CMAS corrosion behavior for thermal barrier coating applications
1
2021
... 可以发现，只追求材料的非渗透、不润湿性是不太现实的，2种特性在一种材料上很难兼得.同时，理想的非渗透材料多是致密无孔隙，虽然可以阻止熔体渗透，但其隔热性和应变容限较低.在8YSZ涂层上制备致密防护层如Al膜、Pt层等，阻止CMAS渗透效果突出.然而，沉积后的涂层与8YSZ涂层的结合没有详细研究；沉积的Al膜势必影响8YSZ热障涂层的热应力释放；Al膜由于致密性良好，对涂层的抗热震性能、热循环寿命性能也会造成不良影响，同时Al膜较薄，热循环过程中容易剥落，影响腐蚀防护效果.而在追求材料表面的不润湿特性时要结合具体的材料，如Ye等[63 ] 发现CMAS对m-YTaO4 的润湿性比YSZ差，有利于提高其耐腐蚀性，而m-YTaO4 本身也具有良好的抗CMAS腐蚀性能.Guo等[64 ] 研究了表面粗糙度对YSZ、GdPO4 和LaPO4 块体抗CMAS腐蚀性能的影响，发现经过表面抛光处理后，熔融CMAS在这些块材表面的润湿性更低、铺展面积更小，表明适当的表面处理可以赋予涂层更好的抗CMAS腐蚀性能.因此，在现有的材料基础上进行改性使其具备一定的非渗透、不润湿特性，同时结合其他防护方法是未来TBCs抗CMAS腐蚀研究重点探索的方向. ...
氧化物掺杂YSZ热障涂层的最新研究进展
1
2020
... 通过对YSZ涂层进行成分改性，促使与CMAS的反应结晶是一种减缓熔融CMAS渗入的有效方法[65 ] .有报道[66 ~68 ] 称TiO2 、Cr2 O3 、ZrO2 是熔融CMAS结晶的有效形核剂.Webster等[69 ] 研究了TiO2 对CMAS结晶行为的影响，发现TiO2 添加量为12.5%~20% (质量分数)时可作为CMAS熔体中的形核剂，有助于黄长石、白云母以及含Ti透辉石的结晶.Shi等[66 ] 在CMAS基玻璃陶瓷中加入了Cr2 O3 ，有效降低了结晶温度并促使透辉石结晶，同时还细化了透辉石晶粒.通过CMAS的反应结晶，可降低CMAS熔体的黏度，而且TBCs中已渗入的CMAS的结晶可阻塞后续CMAS继续渗入的通道，降低CMAS的持续腐蚀能力. ...
氧化物掺杂YSZ热障涂层的最新研究进展
1
2020
... 通过对YSZ涂层进行成分改性，促使与CMAS的反应结晶是一种减缓熔融CMAS渗入的有效方法[65 ] .有报道[66 ~68 ] 称TiO2 、Cr2 O3 、ZrO2 是熔融CMAS结晶的有效形核剂.Webster等[69 ] 研究了TiO2 对CMAS结晶行为的影响，发现TiO2 添加量为12.5%~20% (质量分数)时可作为CMAS熔体中的形核剂，有助于黄长石、白云母以及含Ti透辉石的结晶.Shi等[66 ] 在CMAS基玻璃陶瓷中加入了Cr2 O3 ，有效降低了结晶温度并促使透辉石结晶，同时还细化了透辉石晶粒.通过CMAS的反应结晶，可降低CMAS熔体的黏度，而且TBCs中已渗入的CMAS的结晶可阻塞后续CMAS继续渗入的通道，降低CMAS的持续腐蚀能力. ...
Growth of diopside crystals in CMAS glass-ceramics using Cr2 O3 as a nucleating agent
2
2018
... 通过对YSZ涂层进行成分改性，促使与CMAS的反应结晶是一种减缓熔融CMAS渗入的有效方法[65 ] .有报道[66 ~68 ] 称TiO2 、Cr2 O3 、ZrO2 是熔融CMAS结晶的有效形核剂.Webster等[69 ] 研究了TiO2 对CMAS结晶行为的影响，发现TiO2 添加量为12.5%~20% (质量分数)时可作为CMAS熔体中的形核剂，有助于黄长石、白云母以及含Ti透辉石的结晶.Shi等[66 ] 在CMAS基玻璃陶瓷中加入了Cr2 O3 ，有效降低了结晶温度并促使透辉石结晶，同时还细化了透辉石晶粒.通过CMAS的反应结晶，可降低CMAS熔体的黏度，而且TBCs中已渗入的CMAS的结晶可阻塞后续CMAS继续渗入的通道，降低CMAS的持续腐蚀能力. ...
... [66 ]在CMAS基玻璃陶瓷中加入了Cr2 O3 ，有效降低了结晶温度并促使透辉石结晶，同时还细化了透辉石晶粒.通过CMAS的反应结晶，可降低CMAS熔体的黏度，而且TBCs中已渗入的CMAS的结晶可阻塞后续CMAS继续渗入的通道，降低CMAS的持续腐蚀能力. ...
Crystallization, densification and dielectric properties of CaO-MgO-Al2 O3 -SiO2 glass with ZrO2 as nucleating agent
0
2014
复合形核剂对CaO-MgO-Al2 O3 -SiO2 系玻璃陶瓷微观结构与力学性质的影响
1
2015
... 通过对YSZ涂层进行成分改性，促使与CMAS的反应结晶是一种减缓熔融CMAS渗入的有效方法[65 ] .有报道[66 ~68 ] 称TiO2 、Cr2 O3 、ZrO2 是熔融CMAS结晶的有效形核剂.Webster等[69 ] 研究了TiO2 对CMAS结晶行为的影响，发现TiO2 添加量为12.5%~20% (质量分数)时可作为CMAS熔体中的形核剂，有助于黄长石、白云母以及含Ti透辉石的结晶.Shi等[66 ] 在CMAS基玻璃陶瓷中加入了Cr2 O3 ，有效降低了结晶温度并促使透辉石结晶，同时还细化了透辉石晶粒.通过CMAS的反应结晶，可降低CMAS熔体的黏度，而且TBCs中已渗入的CMAS的结晶可阻塞后续CMAS继续渗入的通道，降低CMAS的持续腐蚀能力. ...
复合形核剂对CaO-MgO-Al2 O3 -SiO2 系玻璃陶瓷微观结构与力学性质的影响
1
2015
... 通过对YSZ涂层进行成分改性，促使与CMAS的反应结晶是一种减缓熔融CMAS渗入的有效方法[65 ] .有报道[66 ~68 ] 称TiO2 、Cr2 O3 、ZrO2 是熔融CMAS结晶的有效形核剂.Webster等[69 ] 研究了TiO2 对CMAS结晶行为的影响，发现TiO2 添加量为12.5%~20% (质量分数)时可作为CMAS熔体中的形核剂，有助于黄长石、白云母以及含Ti透辉石的结晶.Shi等[66 ] 在CMAS基玻璃陶瓷中加入了Cr2 O3 ，有效降低了结晶温度并促使透辉石结晶，同时还细化了透辉石晶粒.通过CMAS的反应结晶，可降低CMAS熔体的黏度，而且TBCs中已渗入的CMAS的结晶可阻塞后续CMAS继续渗入的通道，降低CMAS的持续腐蚀能力. ...
The effect of TiO2 additions on CaO-MgO-Al2 O3 -SiO2 (CMAS) crystallization behavior from the melt
1
2019
... 通过对YSZ涂层进行成分改性，促使与CMAS的反应结晶是一种减缓熔融CMAS渗入的有效方法[65 ] .有报道[66 ~68 ] 称TiO2 、Cr2 O3 、ZrO2 是熔融CMAS结晶的有效形核剂.Webster等[69 ] 研究了TiO2 对CMAS结晶行为的影响，发现TiO2 添加量为12.5%~20% (质量分数)时可作为CMAS熔体中的形核剂，有助于黄长石、白云母以及含Ti透辉石的结晶.Shi等[66 ] 在CMAS基玻璃陶瓷中加入了Cr2 O3 ，有效降低了结晶温度并促使透辉石结晶，同时还细化了透辉石晶粒.通过CMAS的反应结晶，可降低CMAS熔体的黏度，而且TBCs中已渗入的CMAS的结晶可阻塞后续CMAS继续渗入的通道，降低CMAS的持续腐蚀能力. ...
Corrosion resistance and thermal-mechanical properties of ceramic pellets to molten calcium-magnesium-alumina-silicate (CMAS)
1
2019
... Fang等[70 ] 将莫来石、Al2 O3 -SiO2 分别与YSZ以不同的比例预混合，发现引入莫来石、Al2 O3 -SiO2 促使CMAS形成钙长石可以减少熔体渗入涂层.Aygun等[19 ] 提出YSZ + Al2 O3 + TiO2 的涂层组分，并成功制备了该涂层，展现出了良好的抗CMAS腐蚀性能：CMAS溶解涂层组分后引起熔体中Al、Ti含量升高，其中Al改变了原始CMAS的成分，Ti作为形核剂，导致熔体加速析出CaAl2 Si2 O8 、MgAl4 O4 结晶相；这些结晶产物熔点高，构成的结晶层结构致密，能够有效阻止CMAS的渗入.Guo等[71 ] 研究发现，MAX相化合物(“Mn + 1 AXn 相”简称MAX相，其中M 为过渡族金属元素，A 为主族元素，X 为C或者N) Ti2 AlC可高度抵抗CMAS侵蚀，并进一步指出经过预氧化处理后Ti2 AlC促使CMAS结晶、抑制熔体渗透的能力更佳[72 ] ，因为预氧化在Ti2 AlC表面形成连续的Al2 O3 层和TiO2 粒子，Al2 O3 与熔融的CMAS反应形成钙长石相，而TiO2 以富Ti颗粒或Ti溶解(存在含量阈值)的形式作为形核剂促使结晶，如图4 [72 ] 所示. ...
Ti2 AlC MAX phase for resistance against CMAS attack to thermal barrier coatings
1
2019
... Fang等[70 ] 将莫来石、Al2 O3 -SiO2 分别与YSZ以不同的比例预混合，发现引入莫来石、Al2 O3 -SiO2 促使CMAS形成钙长石可以减少熔体渗入涂层.Aygun等[19 ] 提出YSZ + Al2 O3 + TiO2 的涂层组分，并成功制备了该涂层，展现出了良好的抗CMAS腐蚀性能：CMAS溶解涂层组分后引起熔体中Al、Ti含量升高，其中Al改变了原始CMAS的成分，Ti作为形核剂，导致熔体加速析出CaAl2 Si2 O8 、MgAl4 O4 结晶相；这些结晶产物熔点高，构成的结晶层结构致密，能够有效阻止CMAS的渗入.Guo等[71 ] 研究发现，MAX相化合物(“Mn + 1 AXn 相”简称MAX相，其中M 为过渡族金属元素，A 为主族元素，X 为C或者N) Ti2 AlC可高度抵抗CMAS侵蚀，并进一步指出经过预氧化处理后Ti2 AlC促使CMAS结晶、抑制熔体渗透的能力更佳[72 ] ，因为预氧化在Ti2 AlC表面形成连续的Al2 O3 层和TiO2 粒子，Al2 O3 与熔融的CMAS反应形成钙长石相，而TiO2 以富Ti颗粒或Ti溶解(存在含量阈值)的形式作为形核剂促使结晶，如图4 [72 ] 所示. ...
Versatility of potential protective layer material Ti2 AlC on resisting CMAS corrosion to thermal barrier coatings
4
2020
... Fang等[70 ] 将莫来石、Al2 O3 -SiO2 分别与YSZ以不同的比例预混合，发现引入莫来石、Al2 O3 -SiO2 促使CMAS形成钙长石可以减少熔体渗入涂层.Aygun等[19 ] 提出YSZ + Al2 O3 + TiO2 的涂层组分，并成功制备了该涂层，展现出了良好的抗CMAS腐蚀性能：CMAS溶解涂层组分后引起熔体中Al、Ti含量升高，其中Al改变了原始CMAS的成分，Ti作为形核剂，导致熔体加速析出CaAl2 Si2 O8 、MgAl4 O4 结晶相；这些结晶产物熔点高，构成的结晶层结构致密，能够有效阻止CMAS的渗入.Guo等[71 ] 研究发现，MAX相化合物(“Mn + 1 AXn 相”简称MAX相，其中M 为过渡族金属元素，A 为主族元素，X 为C或者N) Ti2 AlC可高度抵抗CMAS侵蚀，并进一步指出经过预氧化处理后Ti2 AlC促使CMAS结晶、抑制熔体渗透的能力更佳[72 ] ，因为预氧化在Ti2 AlC表面形成连续的Al2 O3 层和TiO2 粒子，Al2 O3 与熔融的CMAS反应形成钙长石相，而TiO2 以富Ti颗粒或Ti溶解(存在含量阈值)的形式作为形核剂促使结晶，如图4 [72 ] 所示. ...
... [72 ]所示. ...
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72 ]
Cross-sectional microstructures of Ti<sub>2</sub>AlC (a) and EDS results of Ca (b), Mg (c), Al (d), Ti (e), and O (f) elements<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R72">72</xref>]</sup> Fig.4 ![]()
<strong>4.3 </strong>抗<strong>CMAS</strong>腐蚀<strong>TBCs</strong>新材料 新一代先进航空发动机的推重比显著提高，涡轮前进口温度大幅增加，使得YSZ涂层面临严重的烧结、相变等问题，造成涂层功能退化和过早失效.因此，新型超高温高隔热TBCs的研发势在必行[73 ] .当在更高的服役温度下工作，TBCs的CMAS腐蚀问题将更为严重，因此新型TBCs的CMAS腐蚀行为和抗腐蚀机理引起关注[74 ] . ...
... [
72 ]
Fig.4 ![]()
<strong>4.3 </strong>抗<strong>CMAS</strong>腐蚀<strong>TBCs</strong>新材料 新一代先进航空发动机的推重比显著提高，涡轮前进口温度大幅增加，使得YSZ涂层面临严重的烧结、相变等问题，造成涂层功能退化和过早失效.因此，新型超高温高隔热TBCs的研发势在必行[73 ] .当在更高的服役温度下工作，TBCs的CMAS腐蚀问题将更为严重，因此新型TBCs的CMAS腐蚀行为和抗腐蚀机理引起关注[74 ] . ...
CeO2 /ZrO2 -Y2 O3 纳米结构热障涂层的高温稳定性及耐腐蚀性能
1
2013
... 新一代先进航空发动机的推重比显著提高，涡轮前进口温度大幅增加，使得YSZ涂层面临严重的烧结、相变等问题，造成涂层功能退化和过早失效.因此，新型超高温高隔热TBCs的研发势在必行[73 ] .当在更高的服役温度下工作，TBCs的CMAS腐蚀问题将更为严重，因此新型TBCs的CMAS腐蚀行为和抗腐蚀机理引起关注[74 ] . ...
CeO2 /ZrO2 -Y2 O3 纳米结构热障涂层的高温稳定性及耐腐蚀性能
1
2013
... 新一代先进航空发动机的推重比显著提高，涡轮前进口温度大幅增加，使得YSZ涂层面临严重的烧结、相变等问题，造成涂层功能退化和过早失效.因此，新型超高温高隔热TBCs的研发势在必行[73 ] .当在更高的服役温度下工作，TBCs的CMAS腐蚀问题将更为严重，因此新型TBCs的CMAS腐蚀行为和抗腐蚀机理引起关注[74 ] . ...
未来航空发动机热障涂层材料及制备技术
1
2012
... 新一代先进航空发动机的推重比显著提高，涡轮前进口温度大幅增加，使得YSZ涂层面临严重的烧结、相变等问题，造成涂层功能退化和过早失效.因此，新型超高温高隔热TBCs的研发势在必行[73 ] .当在更高的服役温度下工作，TBCs的CMAS腐蚀问题将更为严重，因此新型TBCs的CMAS腐蚀行为和抗腐蚀机理引起关注[74 ] . ...
未来航空发动机热障涂层材料及制备技术
1
2012
... 新一代先进航空发动机的推重比显著提高，涡轮前进口温度大幅增加，使得YSZ涂层面临严重的烧结、相变等问题，造成涂层功能退化和过早失效.因此，新型超高温高隔热TBCs的研发势在必行[73 ] .当在更高的服役温度下工作，TBCs的CMAS腐蚀问题将更为严重，因此新型TBCs的CMAS腐蚀行为和抗腐蚀机理引起关注[74 ] . ...
Zirconates as new materials for thermal barrier coatings
1
2000
... 钙钛矿具有高熔点、高热膨胀系数以及低热导等优点.Vassen等[75 ] 研究钙钛矿型材料SrZrO3 和BaZrO3 发现，SrZrO3 会于730℃发生相变并伴随体积膨胀；BaZrO3 则显示出相对较差的热稳定性和化学稳定性，不宜直接作为TBCs材料.但是，钙钛矿的晶体结构可以容纳其他离子，该特点为其提供了便于改性的结构基础.Ma等[76 ] 采用Yb2 O3 和Gd2 O3 掺杂SrZrO3 ，改善了SrZrO3 的缺陷，提高了其作为TBCs应用材料的潜力；他们还研究了SrZrO3 和YSZ形成的双陶瓷层TBCs，发现其1250℃热循环寿命是SrZrO3 涂层的2倍以上[77 ] .Guo等[78 ] 和Yu等[79 ] 研究了新型钙钛矿TBCs材料BaLn2 Ti3 O10 (Ln = La、Nd)的CMAS腐蚀行为，发现该材料中的Ba能进入CMAS中并促使结晶出钡长石；BaLn2 Ti3 O10 与CMAS反应形成由磷灰石和CaTiO3 组成的连续致密结晶层，可有效阻挡熔融CMAS渗入，其抗CMAS腐蚀性能非常优越.Ba2 REAlO5 是钛矿结构的一种变体，由于其结构中缺少1/6的O原子，点阵中O空位浓度大，具有超低的热导率和弹性模量，且抗CMAS腐蚀性能优异，其中Ba2 DyAlO5 与熔融CMAS的反应结晶速率最快，抗CMAS腐蚀能力最强[80 ~82 ] . ...
Yb2 O3 and Gd2 O3 doped strontium zirconate for thermal barrier coatings
1
2008
... 钙钛矿具有高熔点、高热膨胀系数以及低热导等优点.Vassen等[75 ] 研究钙钛矿型材料SrZrO3 和BaZrO3 发现，SrZrO3 会于730℃发生相变并伴随体积膨胀；BaZrO3 则显示出相对较差的热稳定性和化学稳定性，不宜直接作为TBCs材料.但是，钙钛矿的晶体结构可以容纳其他离子，该特点为其提供了便于改性的结构基础.Ma等[76 ] 采用Yb2 O3 和Gd2 O3 掺杂SrZrO3 ，改善了SrZrO3 的缺陷，提高了其作为TBCs应用材料的潜力；他们还研究了SrZrO3 和YSZ形成的双陶瓷层TBCs，发现其1250℃热循环寿命是SrZrO3 涂层的2倍以上[77 ] .Guo等[78 ] 和Yu等[79 ] 研究了新型钙钛矿TBCs材料BaLn2 Ti3 O10 (Ln = La、Nd)的CMAS腐蚀行为，发现该材料中的Ba能进入CMAS中并促使结晶出钡长石；BaLn2 Ti3 O10 与CMAS反应形成由磷灰石和CaTiO3 组成的连续致密结晶层，可有效阻挡熔融CMAS渗入，其抗CMAS腐蚀性能非常优越.Ba2 REAlO5 是钛矿结构的一种变体，由于其结构中缺少1/6的O原子，点阵中O空位浓度大，具有超低的热导率和弹性模量，且抗CMAS腐蚀性能优异，其中Ba2 DyAlO5 与熔融CMAS的反应结晶速率最快，抗CMAS腐蚀能力最强[80 ~82 ] . ...
Perovskite-type strontium zirconate as a new material for thermal barrier coatings
1
2008
... 钙钛矿具有高熔点、高热膨胀系数以及低热导等优点.Vassen等[75 ] 研究钙钛矿型材料SrZrO3 和BaZrO3 发现，SrZrO3 会于730℃发生相变并伴随体积膨胀；BaZrO3 则显示出相对较差的热稳定性和化学稳定性，不宜直接作为TBCs材料.但是，钙钛矿的晶体结构可以容纳其他离子，该特点为其提供了便于改性的结构基础.Ma等[76 ] 采用Yb2 O3 和Gd2 O3 掺杂SrZrO3 ，改善了SrZrO3 的缺陷，提高了其作为TBCs应用材料的潜力；他们还研究了SrZrO3 和YSZ形成的双陶瓷层TBCs，发现其1250℃热循环寿命是SrZrO3 涂层的2倍以上[77 ] .Guo等[78 ] 和Yu等[79 ] 研究了新型钙钛矿TBCs材料BaLn2 Ti3 O10 (Ln = La、Nd)的CMAS腐蚀行为，发现该材料中的Ba能进入CMAS中并促使结晶出钡长石；BaLn2 Ti3 O10 与CMAS反应形成由磷灰石和CaTiO3 组成的连续致密结晶层，可有效阻挡熔融CMAS渗入，其抗CMAS腐蚀性能非常优越.Ba2 REAlO5 是钛矿结构的一种变体，由于其结构中缺少1/6的O原子，点阵中O空位浓度大，具有超低的热导率和弹性模量，且抗CMAS腐蚀性能优异，其中Ba2 DyAlO5 与熔融CMAS的反应结晶速率最快，抗CMAS腐蚀能力最强[80 ~82 ] . ...
Calcium-magnesium-alumina-silicate (CMAS) resistance property of BaLn2 Ti3 O10 (Ln = La, Nd) for thermal barrier coating applications
1
2017
... 钙钛矿具有高熔点、高热膨胀系数以及低热导等优点.Vassen等[75 ] 研究钙钛矿型材料SrZrO3 和BaZrO3 发现，SrZrO3 会于730℃发生相变并伴随体积膨胀；BaZrO3 则显示出相对较差的热稳定性和化学稳定性，不宜直接作为TBCs材料.但是，钙钛矿的晶体结构可以容纳其他离子，该特点为其提供了便于改性的结构基础.Ma等[76 ] 采用Yb2 O3 和Gd2 O3 掺杂SrZrO3 ，改善了SrZrO3 的缺陷，提高了其作为TBCs应用材料的潜力；他们还研究了SrZrO3 和YSZ形成的双陶瓷层TBCs，发现其1250℃热循环寿命是SrZrO3 涂层的2倍以上[77 ] .Guo等[78 ] 和Yu等[79 ] 研究了新型钙钛矿TBCs材料BaLn2 Ti3 O10 (Ln = La、Nd)的CMAS腐蚀行为，发现该材料中的Ba能进入CMAS中并促使结晶出钡长石；BaLn2 Ti3 O10 与CMAS反应形成由磷灰石和CaTiO3 组成的连续致密结晶层，可有效阻挡熔融CMAS渗入，其抗CMAS腐蚀性能非常优越.Ba2 REAlO5 是钛矿结构的一种变体，由于其结构中缺少1/6的O原子，点阵中O空位浓度大，具有超低的热导率和弹性模量，且抗CMAS腐蚀性能优异，其中Ba2 DyAlO5 与熔融CMAS的反应结晶速率最快，抗CMAS腐蚀能力最强[80 ~82 ] . ...
Hot corrosion behavior of BaLa2 Ti3 O10 exposed to calcium-magnesium-alumina-silicate at elevated temperatures
1
2018
... 钙钛矿具有高熔点、高热膨胀系数以及低热导等优点.Vassen等[75 ] 研究钙钛矿型材料SrZrO3 和BaZrO3 发现，SrZrO3 会于730℃发生相变并伴随体积膨胀；BaZrO3 则显示出相对较差的热稳定性和化学稳定性，不宜直接作为TBCs材料.但是，钙钛矿的晶体结构可以容纳其他离子，该特点为其提供了便于改性的结构基础.Ma等[76 ] 采用Yb2 O3 和Gd2 O3 掺杂SrZrO3 ，改善了SrZrO3 的缺陷，提高了其作为TBCs应用材料的潜力；他们还研究了SrZrO3 和YSZ形成的双陶瓷层TBCs，发现其1250℃热循环寿命是SrZrO3 涂层的2倍以上[77 ] .Guo等[78 ] 和Yu等[79 ] 研究了新型钙钛矿TBCs材料BaLn2 Ti3 O10 (Ln = La、Nd)的CMAS腐蚀行为，发现该材料中的Ba能进入CMAS中并促使结晶出钡长石；BaLn2 Ti3 O10 与CMAS反应形成由磷灰石和CaTiO3 组成的连续致密结晶层，可有效阻挡熔融CMAS渗入，其抗CMAS腐蚀性能非常优越.Ba2 REAlO5 是钛矿结构的一种变体，由于其结构中缺少1/6的O原子，点阵中O空位浓度大，具有超低的热导率和弹性模量，且抗CMAS腐蚀性能优异，其中Ba2 DyAlO5 与熔融CMAS的反应结晶速率最快，抗CMAS腐蚀能力最强[80 ~82 ] . ...
Ultralow thermal conductivity in highly anion-defective aluminates
1
2008
... 钙钛矿具有高熔点、高热膨胀系数以及低热导等优点.Vassen等[75 ] 研究钙钛矿型材料SrZrO3 和BaZrO3 发现，SrZrO3 会于730℃发生相变并伴随体积膨胀；BaZrO3 则显示出相对较差的热稳定性和化学稳定性，不宜直接作为TBCs材料.但是，钙钛矿的晶体结构可以容纳其他离子，该特点为其提供了便于改性的结构基础.Ma等[76 ] 采用Yb2 O3 和Gd2 O3 掺杂SrZrO3 ，改善了SrZrO3 的缺陷，提高了其作为TBCs应用材料的潜力；他们还研究了SrZrO3 和YSZ形成的双陶瓷层TBCs，发现其1250℃热循环寿命是SrZrO3 涂层的2倍以上[77 ] .Guo等[78 ] 和Yu等[79 ] 研究了新型钙钛矿TBCs材料BaLn2 Ti3 O10 (Ln = La、Nd)的CMAS腐蚀行为，发现该材料中的Ba能进入CMAS中并促使结晶出钡长石；BaLn2 Ti3 O10 与CMAS反应形成由磷灰石和CaTiO3 组成的连续致密结晶层，可有效阻挡熔融CMAS渗入，其抗CMAS腐蚀性能非常优越.Ba2 REAlO5 是钛矿结构的一种变体，由于其结构中缺少1/6的O原子，点阵中O空位浓度大，具有超低的热导率和弹性模量，且抗CMAS腐蚀性能优异，其中Ba2 DyAlO5 与熔融CMAS的反应结晶速率最快，抗CMAS腐蚀能力最强[80 ~82 ] . ...
Calcium-magnesium-alumina-silicate (CMAS) resistant Ba2 REAlO5 (RE = Yb, Er, Dy) ceramics for thermal barrier coatings
0
2017
Hot corrosion behavior of Ba2 DyAlO5 exposed to calcium-magnesium-alumina-silicate at 1300o C and 1350°C
1
2018
... 钙钛矿具有高熔点、高热膨胀系数以及低热导等优点.Vassen等[75 ] 研究钙钛矿型材料SrZrO3 和BaZrO3 发现，SrZrO3 会于730℃发生相变并伴随体积膨胀；BaZrO3 则显示出相对较差的热稳定性和化学稳定性，不宜直接作为TBCs材料.但是，钙钛矿的晶体结构可以容纳其他离子，该特点为其提供了便于改性的结构基础.Ma等[76 ] 采用Yb2 O3 和Gd2 O3 掺杂SrZrO3 ，改善了SrZrO3 的缺陷，提高了其作为TBCs应用材料的潜力；他们还研究了SrZrO3 和YSZ形成的双陶瓷层TBCs，发现其1250℃热循环寿命是SrZrO3 涂层的2倍以上[77 ] .Guo等[78 ] 和Yu等[79 ] 研究了新型钙钛矿TBCs材料BaLn2 Ti3 O10 (Ln = La、Nd)的CMAS腐蚀行为，发现该材料中的Ba能进入CMAS中并促使结晶出钡长石；BaLn2 Ti3 O10 与CMAS反应形成由磷灰石和CaTiO3 组成的连续致密结晶层，可有效阻挡熔融CMAS渗入，其抗CMAS腐蚀性能非常优越.Ba2 REAlO5 是钛矿结构的一种变体，由于其结构中缺少1/6的O原子，点阵中O空位浓度大，具有超低的热导率和弹性模量，且抗CMAS腐蚀性能优异，其中Ba2 DyAlO5 与熔融CMAS的反应结晶速率最快，抗CMAS腐蚀能力最强[80 ~82 ] . ...
LZO/8YSZ双陶瓷热障涂层CMAS的腐蚀性能
1
2020
... 稀土锆酸盐具有烧绿石和缺陷型萤石2种晶体结构，熔点高、相稳定性好、热导率低，是一种极富应用前景的超高温TBCs材料，具有代表性的是Gd2 Zr2 O7 和La2 Zr2 O7 [83 ~85 ] .特别地，稀土锆酸盐的抗CMAS腐蚀性能非常好，如熔融CMAS在Gd2 Zr2 O7 表面，2者可在数十秒内快速反应，形成高熔点的磷灰石相，并且促使熔体结晶，在2者的界面形成连续致密反应层，有效抑制CMAS持续内渗[86 ] .但是，稀土锆酸盐的断裂韧性不高，使得涂层的热循环寿命不理想，因此增韧是稀土锆酸盐作为TBCs材料的研究重点.Wang等[87 ] 在稀土锆酸盐中掺杂Sc2 O3 ，研究了掺杂量对材料力学性能和热膨胀系数的影响规律，优化出的掺杂量为10% (摩尔分数，下同)；他们[87 ~89 ] 还采用成分的非化学计量比设计改善了稀土锆酸盐的热膨胀系数和韧性.此外，Wang等[90 ] 还在稀土锆酸盐中掺杂LaPO4 第二相，显著提高了韧性，不仅阐明了韧化机理，还指出最优掺杂量为30%，并采用等离子喷涂方法制备了纳米结构Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 TBCs；研究了其CMAS腐蚀行为，发现该涂层的抗CMAS腐蚀性能优于Gd2 Zr2 O7 TBCs，原因在于P可加速涂层与CMAS的反应形成致密阻挡层.CMAS作用下，Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 涂层表面形成的致密反应层可分为2个亚层，下层由Gd-La-P磷灰石组成，而上层由Gd-La-P磷灰石、钙长石、尖晶石和四方ZrO2 相组成，在长时间的热处理中该反应层能保持良好的稳定性，可有效阻止熔融CMAS持续内渗[91 ] . ...
LZO/8YSZ双陶瓷热障涂层CMAS的腐蚀性能
1
2020
... 稀土锆酸盐具有烧绿石和缺陷型萤石2种晶体结构，熔点高、相稳定性好、热导率低，是一种极富应用前景的超高温TBCs材料，具有代表性的是Gd2 Zr2 O7 和La2 Zr2 O7 [83 ~85 ] .特别地，稀土锆酸盐的抗CMAS腐蚀性能非常好，如熔融CMAS在Gd2 Zr2 O7 表面，2者可在数十秒内快速反应，形成高熔点的磷灰石相，并且促使熔体结晶，在2者的界面形成连续致密反应层，有效抑制CMAS持续内渗[86 ] .但是，稀土锆酸盐的断裂韧性不高，使得涂层的热循环寿命不理想，因此增韧是稀土锆酸盐作为TBCs材料的研究重点.Wang等[87 ] 在稀土锆酸盐中掺杂Sc2 O3 ，研究了掺杂量对材料力学性能和热膨胀系数的影响规律，优化出的掺杂量为10% (摩尔分数，下同)；他们[87 ~89 ] 还采用成分的非化学计量比设计改善了稀土锆酸盐的热膨胀系数和韧性.此外，Wang等[90 ] 还在稀土锆酸盐中掺杂LaPO4 第二相，显著提高了韧性，不仅阐明了韧化机理，还指出最优掺杂量为30%，并采用等离子喷涂方法制备了纳米结构Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 TBCs；研究了其CMAS腐蚀行为，发现该涂层的抗CMAS腐蚀性能优于Gd2 Zr2 O7 TBCs，原因在于P可加速涂层与CMAS的反应形成致密阻挡层.CMAS作用下，Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 涂层表面形成的致密反应层可分为2个亚层，下层由Gd-La-P磷灰石组成，而上层由Gd-La-P磷灰石、钙长石、尖晶石和四方ZrO2 相组成，在长时间的热处理中该反应层能保持良好的稳定性，可有效阻止熔融CMAS持续内渗[91 ] . ...
等离子喷涂La2 Zr2 O7 热障涂层高温烧结的硬化行为
0
2020
等离子喷涂La2 Zr2 O7 热障涂层高温烧结的硬化行为
0
2020
Fabrication and growing kinetics of highly dispersed gadolinium zirconate nanoparticles
1
2019
... 稀土锆酸盐具有烧绿石和缺陷型萤石2种晶体结构，熔点高、相稳定性好、热导率低，是一种极富应用前景的超高温TBCs材料，具有代表性的是Gd2 Zr2 O7 和La2 Zr2 O7 [83 ~85 ] .特别地，稀土锆酸盐的抗CMAS腐蚀性能非常好，如熔融CMAS在Gd2 Zr2 O7 表面，2者可在数十秒内快速反应，形成高熔点的磷灰石相，并且促使熔体结晶，在2者的界面形成连续致密反应层，有效抑制CMAS持续内渗[86 ] .但是，稀土锆酸盐的断裂韧性不高，使得涂层的热循环寿命不理想，因此增韧是稀土锆酸盐作为TBCs材料的研究重点.Wang等[87 ] 在稀土锆酸盐中掺杂Sc2 O3 ，研究了掺杂量对材料力学性能和热膨胀系数的影响规律，优化出的掺杂量为10% (摩尔分数，下同)；他们[87 ~89 ] 还采用成分的非化学计量比设计改善了稀土锆酸盐的热膨胀系数和韧性.此外，Wang等[90 ] 还在稀土锆酸盐中掺杂LaPO4 第二相，显著提高了韧性，不仅阐明了韧化机理，还指出最优掺杂量为30%，并采用等离子喷涂方法制备了纳米结构Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 TBCs；研究了其CMAS腐蚀行为，发现该涂层的抗CMAS腐蚀性能优于Gd2 Zr2 O7 TBCs，原因在于P可加速涂层与CMAS的反应形成致密阻挡层.CMAS作用下，Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 涂层表面形成的致密反应层可分为2个亚层，下层由Gd-La-P磷灰石组成，而上层由Gd-La-P磷灰石、钙长石、尖晶石和四方ZrO2 相组成，在长时间的热处理中该反应层能保持良好的稳定性，可有效阻止熔融CMAS持续内渗[91 ] . ...
Infiltration-inhibiting reaction of gadolinium zirconate thermal barrier coatings with CMAS melts
1
2008
... 稀土锆酸盐具有烧绿石和缺陷型萤石2种晶体结构，熔点高、相稳定性好、热导率低，是一种极富应用前景的超高温TBCs材料，具有代表性的是Gd2 Zr2 O7 和La2 Zr2 O7 [83 ~85 ] .特别地，稀土锆酸盐的抗CMAS腐蚀性能非常好，如熔融CMAS在Gd2 Zr2 O7 表面，2者可在数十秒内快速反应，形成高熔点的磷灰石相，并且促使熔体结晶，在2者的界面形成连续致密反应层，有效抑制CMAS持续内渗[86 ] .但是，稀土锆酸盐的断裂韧性不高，使得涂层的热循环寿命不理想，因此增韧是稀土锆酸盐作为TBCs材料的研究重点.Wang等[87 ] 在稀土锆酸盐中掺杂Sc2 O3 ，研究了掺杂量对材料力学性能和热膨胀系数的影响规律，优化出的掺杂量为10% (摩尔分数，下同)；他们[87 ~89 ] 还采用成分的非化学计量比设计改善了稀土锆酸盐的热膨胀系数和韧性.此外，Wang等[90 ] 还在稀土锆酸盐中掺杂LaPO4 第二相，显著提高了韧性，不仅阐明了韧化机理，还指出最优掺杂量为30%，并采用等离子喷涂方法制备了纳米结构Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 TBCs；研究了其CMAS腐蚀行为，发现该涂层的抗CMAS腐蚀性能优于Gd2 Zr2 O7 TBCs，原因在于P可加速涂层与CMAS的反应形成致密阻挡层.CMAS作用下，Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 涂层表面形成的致密反应层可分为2个亚层，下层由Gd-La-P磷灰石组成，而上层由Gd-La-P磷灰石、钙长石、尖晶石和四方ZrO2 相组成，在长时间的热处理中该反应层能保持良好的稳定性，可有效阻止熔融CMAS持续内渗[91 ] . ...
Enhanced thermal expansion and fracture toughness of Sc2 O3 -doped Gd2 Zr2 O7 ceramics
2
2015
... 稀土锆酸盐具有烧绿石和缺陷型萤石2种晶体结构，熔点高、相稳定性好、热导率低，是一种极富应用前景的超高温TBCs材料，具有代表性的是Gd2 Zr2 O7 和La2 Zr2 O7 [83 ~85 ] .特别地，稀土锆酸盐的抗CMAS腐蚀性能非常好，如熔融CMAS在Gd2 Zr2 O7 表面，2者可在数十秒内快速反应，形成高熔点的磷灰石相，并且促使熔体结晶，在2者的界面形成连续致密反应层，有效抑制CMAS持续内渗[86 ] .但是，稀土锆酸盐的断裂韧性不高，使得涂层的热循环寿命不理想，因此增韧是稀土锆酸盐作为TBCs材料的研究重点.Wang等[87 ] 在稀土锆酸盐中掺杂Sc2 O3 ，研究了掺杂量对材料力学性能和热膨胀系数的影响规律，优化出的掺杂量为10% (摩尔分数，下同)；他们[87 ~89 ] 还采用成分的非化学计量比设计改善了稀土锆酸盐的热膨胀系数和韧性.此外，Wang等[90 ] 还在稀土锆酸盐中掺杂LaPO4 第二相，显著提高了韧性，不仅阐明了韧化机理，还指出最优掺杂量为30%，并采用等离子喷涂方法制备了纳米结构Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 TBCs；研究了其CMAS腐蚀行为，发现该涂层的抗CMAS腐蚀性能优于Gd2 Zr2 O7 TBCs，原因在于P可加速涂层与CMAS的反应形成致密阻挡层.CMAS作用下，Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 涂层表面形成的致密反应层可分为2个亚层，下层由Gd-La-P磷灰石组成，而上层由Gd-La-P磷灰石、钙长石、尖晶石和四方ZrO2 相组成，在长时间的热处理中该反应层能保持良好的稳定性，可有效阻止熔融CMAS持续内渗[91 ] . ...
... [87 ~89 ]还采用成分的非化学计量比设计改善了稀土锆酸盐的热膨胀系数和韧性.此外，Wang等[90 ] 还在稀土锆酸盐中掺杂LaPO4 第二相，显著提高了韧性，不仅阐明了韧化机理，还指出最优掺杂量为30%，并采用等离子喷涂方法制备了纳米结构Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 TBCs；研究了其CMAS腐蚀行为，发现该涂层的抗CMAS腐蚀性能优于Gd2 Zr2 O7 TBCs，原因在于P可加速涂层与CMAS的反应形成致密阻挡层.CMAS作用下，Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 涂层表面形成的致密反应层可分为2个亚层，下层由Gd-La-P磷灰石组成，而上层由Gd-La-P磷灰石、钙长石、尖晶石和四方ZrO2 相组成，在长时间的热处理中该反应层能保持良好的稳定性，可有效阻止熔融CMAS持续内渗[91 ] . ...
Thermal expansion and fracture toughness of (RE0.9 Sc0.1 )2 Zr2 O7 (RE = La, Sm, Dy, Er) ceramics
0
2016
Improved toughness and thermal expansion of non-stoichiometry Gd2 - x 2 + x 7 + x / 2 ceramics for thermal barrier coating application
1
2016
... 稀土锆酸盐具有烧绿石和缺陷型萤石2种晶体结构，熔点高、相稳定性好、热导率低，是一种极富应用前景的超高温TBCs材料，具有代表性的是Gd2 Zr2 O7 和La2 Zr2 O7 [83 ~85 ] .特别地，稀土锆酸盐的抗CMAS腐蚀性能非常好，如熔融CMAS在Gd2 Zr2 O7 表面，2者可在数十秒内快速反应，形成高熔点的磷灰石相，并且促使熔体结晶，在2者的界面形成连续致密反应层，有效抑制CMAS持续内渗[86 ] .但是，稀土锆酸盐的断裂韧性不高，使得涂层的热循环寿命不理想，因此增韧是稀土锆酸盐作为TBCs材料的研究重点.Wang等[87 ] 在稀土锆酸盐中掺杂Sc2 O3 ，研究了掺杂量对材料力学性能和热膨胀系数的影响规律，优化出的掺杂量为10% (摩尔分数，下同)；他们[87 ~89 ] 还采用成分的非化学计量比设计改善了稀土锆酸盐的热膨胀系数和韧性.此外，Wang等[90 ] 还在稀土锆酸盐中掺杂LaPO4 第二相，显著提高了韧性，不仅阐明了韧化机理，还指出最优掺杂量为30%，并采用等离子喷涂方法制备了纳米结构Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 TBCs；研究了其CMAS腐蚀行为，发现该涂层的抗CMAS腐蚀性能优于Gd2 Zr2 O7 TBCs，原因在于P可加速涂层与CMAS的反应形成致密阻挡层.CMAS作用下，Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 涂层表面形成的致密反应层可分为2个亚层，下层由Gd-La-P磷灰石组成，而上层由Gd-La-P磷灰石、钙长石、尖晶石和四方ZrO2 相组成，在长时间的热处理中该反应层能保持良好的稳定性，可有效阻止熔融CMAS持续内渗[91 ] . ...
LaPO4 as a toughening agent for rare earth zirconate ceramics
2
2016
... 稀土锆酸盐具有烧绿石和缺陷型萤石2种晶体结构，熔点高、相稳定性好、热导率低，是一种极富应用前景的超高温TBCs材料，具有代表性的是Gd2 Zr2 O7 和La2 Zr2 O7 [83 ~85 ] .特别地，稀土锆酸盐的抗CMAS腐蚀性能非常好，如熔融CMAS在Gd2 Zr2 O7 表面，2者可在数十秒内快速反应，形成高熔点的磷灰石相，并且促使熔体结晶，在2者的界面形成连续致密反应层，有效抑制CMAS持续内渗[86 ] .但是，稀土锆酸盐的断裂韧性不高，使得涂层的热循环寿命不理想，因此增韧是稀土锆酸盐作为TBCs材料的研究重点.Wang等[87 ] 在稀土锆酸盐中掺杂Sc2 O3 ，研究了掺杂量对材料力学性能和热膨胀系数的影响规律，优化出的掺杂量为10% (摩尔分数，下同)；他们[87 ~89 ] 还采用成分的非化学计量比设计改善了稀土锆酸盐的热膨胀系数和韧性.此外，Wang等[90 ] 还在稀土锆酸盐中掺杂LaPO4 第二相，显著提高了韧性，不仅阐明了韧化机理，还指出最优掺杂量为30%，并采用等离子喷涂方法制备了纳米结构Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 TBCs；研究了其CMAS腐蚀行为，发现该涂层的抗CMAS腐蚀性能优于Gd2 Zr2 O7 TBCs，原因在于P可加速涂层与CMAS的反应形成致密阻挡层.CMAS作用下，Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 涂层表面形成的致密反应层可分为2个亚层，下层由Gd-La-P磷灰石组成，而上层由Gd-La-P磷灰石、钙长石、尖晶石和四方ZrO2 相组成，在长时间的热处理中该反应层能保持良好的稳定性，可有效阻止熔融CMAS持续内渗[91 ] . ...
... 稀土磷酸盐(LnPO4 ，Ln = 稀土元素)的热导率低、高温相稳定性好、抗熔盐和CMAS腐蚀能力强，而且相比其他超高温TBCs候选材料(如稀土锆酸盐)，它的韧性更高，因此LnPO4 被认为有成为新一代超高温热障涂层的巨大潜质[92 ,93 ] .Wang等[94 ] 比较了LnPO4 (Ln = Nd、Sm、Gd)、YSZ在1250℃下CMAS腐蚀行为后发现，相比于YSZ与CMAS生成的松散反应层，LnPO4 与CMAS的反应层更为致密无裂纹，能抑制CMAS进一步渗透.Guo等[95 ] 和Zhang等[96 ] 采用等离子喷涂方法成功制备了LaPO4 /YSZ涂层并研究了其CMAS腐蚀行为，发现LaPO4 /YSZ涂层的抗CMAS腐蚀性能与温度相关，具体表现为：在1250℃时，涂层具有极强的阻止熔融CMAS渗透能力，但是在1300和1350℃时，CMAS渗入涂层较为明显，主要原因是更高温度下CMAS熔体的黏度很低，使得CMAS在涂层内的渗入速率大于其与涂层发生化学反应的速率，因此涂层内很难形成有效的结晶产物阻止熔体持续内渗.如图5 a[95 ] 所示，在1250℃，CMAS侵蚀2 h后，在LaPO4 /YSZ涂层表面观察到厚度约为85 µm的残余CMAS层；该层嵌有许多晶体，这是熔融CMAS自结晶的结果.图5 c[95 ] 显示了在1250℃下CMAS侵蚀10 h后涂层的横截面微观结构.与CMAS侵蚀2 h的情况相比，在这种情况下观察到一些明显的特征：界面处的反应层变得更加连续和致密，在此之上剩余的CMAS层厚度没有变化，但是沉淀出更多的针状化合物.值得注意的是，LaPO4 涂层在CMAS作用下的腐蚀产物几乎与温度无关，主要由磷灰石、钙长石和尖晶石相组成，如图5 b和d[95 ] 所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
Preparation of nanostructured Gd2 Zr2 O7 -LaPO4 thermal barrier coatings and their calcium-magnesium-alumina-silicate (CMAS) resistance
2
2017
... 稀土锆酸盐具有烧绿石和缺陷型萤石2种晶体结构，熔点高、相稳定性好、热导率低，是一种极富应用前景的超高温TBCs材料，具有代表性的是Gd2 Zr2 O7 和La2 Zr2 O7 [83 ~85 ] .特别地，稀土锆酸盐的抗CMAS腐蚀性能非常好，如熔融CMAS在Gd2 Zr2 O7 表面，2者可在数十秒内快速反应，形成高熔点的磷灰石相，并且促使熔体结晶，在2者的界面形成连续致密反应层，有效抑制CMAS持续内渗[86 ] .但是，稀土锆酸盐的断裂韧性不高，使得涂层的热循环寿命不理想，因此增韧是稀土锆酸盐作为TBCs材料的研究重点.Wang等[87 ] 在稀土锆酸盐中掺杂Sc2 O3 ，研究了掺杂量对材料力学性能和热膨胀系数的影响规律，优化出的掺杂量为10% (摩尔分数，下同)；他们[87 ~89 ] 还采用成分的非化学计量比设计改善了稀土锆酸盐的热膨胀系数和韧性.此外，Wang等[90 ] 还在稀土锆酸盐中掺杂LaPO4 第二相，显著提高了韧性，不仅阐明了韧化机理，还指出最优掺杂量为30%，并采用等离子喷涂方法制备了纳米结构Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 TBCs；研究了其CMAS腐蚀行为，发现该涂层的抗CMAS腐蚀性能优于Gd2 Zr2 O7 TBCs，原因在于P可加速涂层与CMAS的反应形成致密阻挡层.CMAS作用下，Gd2 Zr2 O7 -30%LaPO4 涂层表面形成的致密反应层可分为2个亚层，下层由Gd-La-P磷灰石组成，而上层由Gd-La-P磷灰石、钙长石、尖晶石和四方ZrO2 相组成，在长时间的热处理中该反应层能保持良好的稳定性，可有效阻止熔融CMAS持续内渗[91 ] . ...
... 稀土磷酸盐(LnPO4 ，Ln = 稀土元素)的热导率低、高温相稳定性好、抗熔盐和CMAS腐蚀能力强，而且相比其他超高温TBCs候选材料(如稀土锆酸盐)，它的韧性更高，因此LnPO4 被认为有成为新一代超高温热障涂层的巨大潜质[92 ,93 ] .Wang等[94 ] 比较了LnPO4 (Ln = Nd、Sm、Gd)、YSZ在1250℃下CMAS腐蚀行为后发现，相比于YSZ与CMAS生成的松散反应层，LnPO4 与CMAS的反应层更为致密无裂纹，能抑制CMAS进一步渗透.Guo等[95 ] 和Zhang等[96 ] 采用等离子喷涂方法成功制备了LaPO4 /YSZ涂层并研究了其CMAS腐蚀行为，发现LaPO4 /YSZ涂层的抗CMAS腐蚀性能与温度相关，具体表现为：在1250℃时，涂层具有极强的阻止熔融CMAS渗透能力，但是在1300和1350℃时，CMAS渗入涂层较为明显，主要原因是更高温度下CMAS熔体的黏度很低，使得CMAS在涂层内的渗入速率大于其与涂层发生化学反应的速率，因此涂层内很难形成有效的结晶产物阻止熔体持续内渗.如图5 a[95 ] 所示，在1250℃，CMAS侵蚀2 h后，在LaPO4 /YSZ涂层表面观察到厚度约为85 µm的残余CMAS层；该层嵌有许多晶体，这是熔融CMAS自结晶的结果.图5 c[95 ] 显示了在1250℃下CMAS侵蚀10 h后涂层的横截面微观结构.与CMAS侵蚀2 h的情况相比，在这种情况下观察到一些明显的特征：界面处的反应层变得更加连续和致密，在此之上剩余的CMAS层厚度没有变化，但是沉淀出更多的针状化合物.值得注意的是，LaPO4 涂层在CMAS作用下的腐蚀产物几乎与温度无关，主要由磷灰石、钙长石和尖晶石相组成，如图5 b和d[95 ] 所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
Plasma sprayed nanostructured GdPO4 thermal barrier coatings: Preparation microstructure and CMAS corrosion resistance
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2017
... 稀土磷酸盐(LnPO4 ，Ln = 稀土元素)的热导率低、高温相稳定性好、抗熔盐和CMAS腐蚀能力强，而且相比其他超高温TBCs候选材料(如稀土锆酸盐)，它的韧性更高，因此LnPO4 被认为有成为新一代超高温热障涂层的巨大潜质[92 ,93 ] .Wang等[94 ] 比较了LnPO4 (Ln = Nd、Sm、Gd)、YSZ在1250℃下CMAS腐蚀行为后发现，相比于YSZ与CMAS生成的松散反应层，LnPO4 与CMAS的反应层更为致密无裂纹，能抑制CMAS进一步渗透.Guo等[95 ] 和Zhang等[96 ] 采用等离子喷涂方法成功制备了LaPO4 /YSZ涂层并研究了其CMAS腐蚀行为，发现LaPO4 /YSZ涂层的抗CMAS腐蚀性能与温度相关，具体表现为：在1250℃时，涂层具有极强的阻止熔融CMAS渗透能力，但是在1300和1350℃时，CMAS渗入涂层较为明显，主要原因是更高温度下CMAS熔体的黏度很低，使得CMAS在涂层内的渗入速率大于其与涂层发生化学反应的速率，因此涂层内很难形成有效的结晶产物阻止熔体持续内渗.如图5 a[95 ] 所示，在1250℃，CMAS侵蚀2 h后，在LaPO4 /YSZ涂层表面观察到厚度约为85 µm的残余CMAS层；该层嵌有许多晶体，这是熔融CMAS自结晶的结果.图5 c[95 ] 显示了在1250℃下CMAS侵蚀10 h后涂层的横截面微观结构.与CMAS侵蚀2 h的情况相比，在这种情况下观察到一些明显的特征：界面处的反应层变得更加连续和致密，在此之上剩余的CMAS层厚度没有变化，但是沉淀出更多的针状化合物.值得注意的是，LaPO4 涂层在CMAS作用下的腐蚀产物几乎与温度无关，主要由磷灰石、钙长石和尖晶石相组成，如图5 b和d[95 ] 所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
... 一些新型超高温TBCs材料，如Gd2 Zr2 O7 、LaCe2 O7 、GdPO4 等，它们虽然具有TBCs应用的潜力，且抗CMAS腐蚀性能优异，但由于一些问题，比如热膨胀系数较小、韧性差等，使得这些新型涂层的抗热震性能不理想，特别是在CMAS、温度梯度耦合作用的热循环条件下，涂层寿命较低，容易过早剥落失效.通过TBCs的结构设计，人们提出了双陶瓷层TBCs，即顶层陶瓷层为这些新型TBCs材料，底层陶瓷层为YSZ.这一方法调和了涂层系统与基体之间的热膨胀不匹配和应力过大问题，且兼顾了涂层的隔热、抗CMAS腐蚀性能.与单陶瓷层的Gd2 Zr2 O7 、LaCe2 O7 、GdPO4 等TBCs以及YSZ TBCs相比，它们对应的双陶瓷层TBCs的热循环寿命显著提升，且具有更佳的抗CMAS腐蚀性能[92 ,98 ,106 ~108 ] . ...
GdPO4 as a novel candidate for thermal barrier coating applications at elevated temperatures
1
2018
... 稀土磷酸盐(LnPO4 ，Ln = 稀土元素)的热导率低、高温相稳定性好、抗熔盐和CMAS腐蚀能力强，而且相比其他超高温TBCs候选材料(如稀土锆酸盐)，它的韧性更高，因此LnPO4 被认为有成为新一代超高温热障涂层的巨大潜质[92 ,93 ] .Wang等[94 ] 比较了LnPO4 (Ln = Nd、Sm、Gd)、YSZ在1250℃下CMAS腐蚀行为后发现，相比于YSZ与CMAS生成的松散反应层，LnPO4 与CMAS的反应层更为致密无裂纹，能抑制CMAS进一步渗透.Guo等[95 ] 和Zhang等[96 ] 采用等离子喷涂方法成功制备了LaPO4 /YSZ涂层并研究了其CMAS腐蚀行为，发现LaPO4 /YSZ涂层的抗CMAS腐蚀性能与温度相关，具体表现为：在1250℃时，涂层具有极强的阻止熔融CMAS渗透能力，但是在1300和1350℃时，CMAS渗入涂层较为明显，主要原因是更高温度下CMAS熔体的黏度很低，使得CMAS在涂层内的渗入速率大于其与涂层发生化学反应的速率，因此涂层内很难形成有效的结晶产物阻止熔体持续内渗.如图5 a[95 ] 所示，在1250℃，CMAS侵蚀2 h后，在LaPO4 /YSZ涂层表面观察到厚度约为85 µm的残余CMAS层；该层嵌有许多晶体，这是熔融CMAS自结晶的结果.图5 c[95 ] 显示了在1250℃下CMAS侵蚀10 h后涂层的横截面微观结构.与CMAS侵蚀2 h的情况相比，在这种情况下观察到一些明显的特征：界面处的反应层变得更加连续和致密，在此之上剩余的CMAS层厚度没有变化，但是沉淀出更多的针状化合物.值得注意的是，LaPO4 涂层在CMAS作用下的腐蚀产物几乎与温度无关，主要由磷灰石、钙长石和尖晶石相组成，如图5 b和d[95 ] 所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
Calcium-magnesium-alumina-silicate (CMAS) resistance characteristics of LnPO4 (Ln = Nd, Sm, Gd) thermal barrier oxides
1
2017
... 稀土磷酸盐(LnPO4 ，Ln = 稀土元素)的热导率低、高温相稳定性好、抗熔盐和CMAS腐蚀能力强，而且相比其他超高温TBCs候选材料(如稀土锆酸盐)，它的韧性更高，因此LnPO4 被认为有成为新一代超高温热障涂层的巨大潜质[92 ,93 ] .Wang等[94 ] 比较了LnPO4 (Ln = Nd、Sm、Gd)、YSZ在1250℃下CMAS腐蚀行为后发现，相比于YSZ与CMAS生成的松散反应层，LnPO4 与CMAS的反应层更为致密无裂纹，能抑制CMAS进一步渗透.Guo等[95 ] 和Zhang等[96 ] 采用等离子喷涂方法成功制备了LaPO4 /YSZ涂层并研究了其CMAS腐蚀行为，发现LaPO4 /YSZ涂层的抗CMAS腐蚀性能与温度相关，具体表现为：在1250℃时，涂层具有极强的阻止熔融CMAS渗透能力，但是在1300和1350℃时，CMAS渗入涂层较为明显，主要原因是更高温度下CMAS熔体的黏度很低，使得CMAS在涂层内的渗入速率大于其与涂层发生化学反应的速率，因此涂层内很难形成有效的结晶产物阻止熔体持续内渗.如图5 a[95 ] 所示，在1250℃，CMAS侵蚀2 h后，在LaPO4 /YSZ涂层表面观察到厚度约为85 µm的残余CMAS层；该层嵌有许多晶体，这是熔融CMAS自结晶的结果.图5 c[95 ] 显示了在1250℃下CMAS侵蚀10 h后涂层的横截面微观结构.与CMAS侵蚀2 h的情况相比，在这种情况下观察到一些明显的特征：界面处的反应层变得更加连续和致密，在此之上剩余的CMAS层厚度没有变化，但是沉淀出更多的针状化合物.值得注意的是，LaPO4 涂层在CMAS作用下的腐蚀产物几乎与温度无关，主要由磷灰石、钙长石和尖晶石相组成，如图5 b和d[95 ] 所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
CMAS resistance characteristics of LaPO4 /YSZ thermal barrier coatings at 1250o C-1350o C
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2019
... 稀土磷酸盐(LnPO4 ，Ln = 稀土元素)的热导率低、高温相稳定性好、抗熔盐和CMAS腐蚀能力强，而且相比其他超高温TBCs候选材料(如稀土锆酸盐)，它的韧性更高，因此LnPO4 被认为有成为新一代超高温热障涂层的巨大潜质[92 ,93 ] .Wang等[94 ] 比较了LnPO4 (Ln = Nd、Sm、Gd)、YSZ在1250℃下CMAS腐蚀行为后发现，相比于YSZ与CMAS生成的松散反应层，LnPO4 与CMAS的反应层更为致密无裂纹，能抑制CMAS进一步渗透.Guo等[95 ] 和Zhang等[96 ] 采用等离子喷涂方法成功制备了LaPO4 /YSZ涂层并研究了其CMAS腐蚀行为，发现LaPO4 /YSZ涂层的抗CMAS腐蚀性能与温度相关，具体表现为：在1250℃时，涂层具有极强的阻止熔融CMAS渗透能力，但是在1300和1350℃时，CMAS渗入涂层较为明显，主要原因是更高温度下CMAS熔体的黏度很低，使得CMAS在涂层内的渗入速率大于其与涂层发生化学反应的速率，因此涂层内很难形成有效的结晶产物阻止熔体持续内渗.如图5 a[95 ] 所示，在1250℃，CMAS侵蚀2 h后，在LaPO4 /YSZ涂层表面观察到厚度约为85 µm的残余CMAS层；该层嵌有许多晶体，这是熔融CMAS自结晶的结果.图5 c[95 ] 显示了在1250℃下CMAS侵蚀10 h后涂层的横截面微观结构.与CMAS侵蚀2 h的情况相比，在这种情况下观察到一些明显的特征：界面处的反应层变得更加连续和致密，在此之上剩余的CMAS层厚度没有变化，但是沉淀出更多的针状化合物.值得注意的是，LaPO4 涂层在CMAS作用下的腐蚀产物几乎与温度无关，主要由磷灰石、钙长石和尖晶石相组成，如图5 b和d[95 ] 所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
... [95 ]所示，在1250℃，CMAS侵蚀2 h后，在LaPO4 /YSZ涂层表面观察到厚度约为85 µm的残余CMAS层；该层嵌有许多晶体，这是熔融CMAS自结晶的结果.图5 c[95 ] 显示了在1250℃下CMAS侵蚀10 h后涂层的横截面微观结构.与CMAS侵蚀2 h的情况相比，在这种情况下观察到一些明显的特征：界面处的反应层变得更加连续和致密，在此之上剩余的CMAS层厚度没有变化，但是沉淀出更多的针状化合物.值得注意的是，LaPO4 涂层在CMAS作用下的腐蚀产物几乎与温度无关，主要由磷灰石、钙长石和尖晶石相组成，如图5 b和d[95 ] 所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
... [95 ]显示了在1250℃下CMAS侵蚀10 h后涂层的横截面微观结构.与CMAS侵蚀2 h的情况相比，在这种情况下观察到一些明显的特征：界面处的反应层变得更加连续和致密，在此之上剩余的CMAS层厚度没有变化，但是沉淀出更多的针状化合物.值得注意的是，LaPO4 涂层在CMAS作用下的腐蚀产物几乎与温度无关，主要由磷灰石、钙长石和尖晶石相组成，如图5 b和d[95 ] 所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
... [95 ]所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
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Cross-sectional microstructures with low (a, c) and high (b, d) magnifications of LaPO<sub>4</sub>/YSZ coatings after CMAS attack at 1250<sup>o</sup>C for 2 h (a, b) and 10 h (c, d)<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="R95">95</xref>]</sup> Fig.5 ![]()
<strong>4.4 </strong>抗<strong>CMAS</strong>腐蚀的<strong>TBCs</strong>结构设计 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
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Fig.5 ![]()
<strong>4.4 </strong>抗<strong>CMAS</strong>腐蚀的<strong>TBCs</strong>结构设计 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
Thermal cycling and hot corrosion behavior of a novel LaPO4 /YSZ double-ceramic-layer thermal barrier coating
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2018
... 稀土磷酸盐(LnPO4 ，Ln = 稀土元素)的热导率低、高温相稳定性好、抗熔盐和CMAS腐蚀能力强，而且相比其他超高温TBCs候选材料(如稀土锆酸盐)，它的韧性更高，因此LnPO4 被认为有成为新一代超高温热障涂层的巨大潜质[92 ,93 ] .Wang等[94 ] 比较了LnPO4 (Ln = Nd、Sm、Gd)、YSZ在1250℃下CMAS腐蚀行为后发现，相比于YSZ与CMAS生成的松散反应层，LnPO4 与CMAS的反应层更为致密无裂纹，能抑制CMAS进一步渗透.Guo等[95 ] 和Zhang等[96 ] 采用等离子喷涂方法成功制备了LaPO4 /YSZ涂层并研究了其CMAS腐蚀行为，发现LaPO4 /YSZ涂层的抗CMAS腐蚀性能与温度相关，具体表现为：在1250℃时，涂层具有极强的阻止熔融CMAS渗透能力，但是在1300和1350℃时，CMAS渗入涂层较为明显，主要原因是更高温度下CMAS熔体的黏度很低，使得CMAS在涂层内的渗入速率大于其与涂层发生化学反应的速率，因此涂层内很难形成有效的结晶产物阻止熔体持续内渗.如图5 a[95 ] 所示，在1250℃，CMAS侵蚀2 h后，在LaPO4 /YSZ涂层表面观察到厚度约为85 µm的残余CMAS层；该层嵌有许多晶体，这是熔融CMAS自结晶的结果.图5 c[95 ] 显示了在1250℃下CMAS侵蚀10 h后涂层的横截面微观结构.与CMAS侵蚀2 h的情况相比，在这种情况下观察到一些明显的特征：界面处的反应层变得更加连续和致密，在此之上剩余的CMAS层厚度没有变化，但是沉淀出更多的针状化合物.值得注意的是，LaPO4 涂层在CMAS作用下的腐蚀产物几乎与温度无关，主要由磷灰石、钙长石和尖晶石相组成，如图5 b和d[95 ] 所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
Composition-microstructure-mechanical property relationships and toughening mechanisms of GdPO4 -doped Gd2 Zr2 O7 composites
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2019
... 稀土磷酸盐(LnPO4 ，Ln = 稀土元素)的热导率低、高温相稳定性好、抗熔盐和CMAS腐蚀能力强，而且相比其他超高温TBCs候选材料(如稀土锆酸盐)，它的韧性更高，因此LnPO4 被认为有成为新一代超高温热障涂层的巨大潜质[92 ,93 ] .Wang等[94 ] 比较了LnPO4 (Ln = Nd、Sm、Gd)、YSZ在1250℃下CMAS腐蚀行为后发现，相比于YSZ与CMAS生成的松散反应层，LnPO4 与CMAS的反应层更为致密无裂纹，能抑制CMAS进一步渗透.Guo等[95 ] 和Zhang等[96 ] 采用等离子喷涂方法成功制备了LaPO4 /YSZ涂层并研究了其CMAS腐蚀行为，发现LaPO4 /YSZ涂层的抗CMAS腐蚀性能与温度相关，具体表现为：在1250℃时，涂层具有极强的阻止熔融CMAS渗透能力，但是在1300和1350℃时，CMAS渗入涂层较为明显，主要原因是更高温度下CMAS熔体的黏度很低，使得CMAS在涂层内的渗入速率大于其与涂层发生化学反应的速率，因此涂层内很难形成有效的结晶产物阻止熔体持续内渗.如图5 a[95 ] 所示，在1250℃，CMAS侵蚀2 h后，在LaPO4 /YSZ涂层表面观察到厚度约为85 µm的残余CMAS层；该层嵌有许多晶体，这是熔融CMAS自结晶的结果.图5 c[95 ] 显示了在1250℃下CMAS侵蚀10 h后涂层的横截面微观结构.与CMAS侵蚀2 h的情况相比，在这种情况下观察到一些明显的特征：界面处的反应层变得更加连续和致密，在此之上剩余的CMAS层厚度没有变化，但是沉淀出更多的针状化合物.值得注意的是，LaPO4 涂层在CMAS作用下的腐蚀产物几乎与温度无关，主要由磷灰石、钙长石和尖晶石相组成，如图5 b和d[95 ] 所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
Preparation and hot corrosion behavior of plasma sprayed nanostructured Gd2 Zr2 O7 -LaPO4 thermal barrier coatings
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2017
... 稀土磷酸盐(LnPO4 ，Ln = 稀土元素)的热导率低、高温相稳定性好、抗熔盐和CMAS腐蚀能力强，而且相比其他超高温TBCs候选材料(如稀土锆酸盐)，它的韧性更高，因此LnPO4 被认为有成为新一代超高温热障涂层的巨大潜质[92 ,93 ] .Wang等[94 ] 比较了LnPO4 (Ln = Nd、Sm、Gd)、YSZ在1250℃下CMAS腐蚀行为后发现，相比于YSZ与CMAS生成的松散反应层，LnPO4 与CMAS的反应层更为致密无裂纹，能抑制CMAS进一步渗透.Guo等[95 ] 和Zhang等[96 ] 采用等离子喷涂方法成功制备了LaPO4 /YSZ涂层并研究了其CMAS腐蚀行为，发现LaPO4 /YSZ涂层的抗CMAS腐蚀性能与温度相关，具体表现为：在1250℃时，涂层具有极强的阻止熔融CMAS渗透能力，但是在1300和1350℃时，CMAS渗入涂层较为明显，主要原因是更高温度下CMAS熔体的黏度很低，使得CMAS在涂层内的渗入速率大于其与涂层发生化学反应的速率，因此涂层内很难形成有效的结晶产物阻止熔体持续内渗.如图5 a[95 ] 所示，在1250℃，CMAS侵蚀2 h后，在LaPO4 /YSZ涂层表面观察到厚度约为85 µm的残余CMAS层；该层嵌有许多晶体，这是熔融CMAS自结晶的结果.图5 c[95 ] 显示了在1250℃下CMAS侵蚀10 h后涂层的横截面微观结构.与CMAS侵蚀2 h的情况相比，在这种情况下观察到一些明显的特征：界面处的反应层变得更加连续和致密，在此之上剩余的CMAS层厚度没有变化，但是沉淀出更多的针状化合物.值得注意的是，LaPO4 涂层在CMAS作用下的腐蚀产物几乎与温度无关，主要由磷灰石、钙长石和尖晶石相组成，如图5 b和d[95 ] 所示.此外，LnPO4 还可作为第二相添加到稀土锆酸盐中，细化母相晶粒、强化晶界，改善材料的韧性，提高抗CMAS腐蚀和熔盐腐蚀性能[90 ,91 ,97 ,98 ] . ...
... 一些新型超高温TBCs材料，如Gd2 Zr2 O7 、LaCe2 O7 、GdPO4 等，它们虽然具有TBCs应用的潜力，且抗CMAS腐蚀性能优异，但由于一些问题，比如热膨胀系数较小、韧性差等，使得这些新型涂层的抗热震性能不理想，特别是在CMAS、温度梯度耦合作用的热循环条件下，涂层寿命较低，容易过早剥落失效.通过TBCs的结构设计，人们提出了双陶瓷层TBCs，即顶层陶瓷层为这些新型TBCs材料，底层陶瓷层为YSZ.这一方法调和了涂层系统与基体之间的热膨胀不匹配和应力过大问题，且兼顾了涂层的隔热、抗CMAS腐蚀性能.与单陶瓷层的Gd2 Zr2 O7 、LaCe2 O7 、GdPO4 等TBCs以及YSZ TBCs相比，它们对应的双陶瓷层TBCs的热循环寿命显著提升，且具有更佳的抗CMAS腐蚀性能[92 ,98 ,106 ~108 ] . ...
Microstructure modification of Y2 O3 stabilized ZrO2 thermal barrier coatings by laser glazing and the effects on the hot corrosion resistance
1
2020
... 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
激光表面改性对熔盐环境下热障涂层相稳定性和微观结构的影响
1
2020
... 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
激光表面改性对熔盐环境下热障涂层相稳定性和微观结构的影响
1
2020
... 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
High temperature wettability between CMAS and YSZ coating with tailored surface microstructures
1
2018
... 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
Robust non-wetting PTFE surfaces by femtosecond laser machining
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2014
... 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
热障涂层的激光表面改性参数优化和结构设计
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2020
... 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
... [104 ]设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
热障涂层的激光表面改性参数优化和结构设计
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2020
... 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
... [104 ]设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
垂直裂纹对EB-PVD热障涂层热循环失效模式的影响
1
2005
... 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
垂直裂纹对EB-PVD热障涂层热循环失效模式的影响
1
2005
... 采用激光方法改性TBCs表面结构是一种提高涂层抗CMAS腐蚀性能的有效方法[99 ,100 ] .有研究者通过飞秒激光作用制备出具有微棒状结构的涂层表面，降低了与熔融CMAS的接触面积，涂层呈现出超疏液性，表现出良好的抗CMAS腐蚀性能[101 ~103 ] .郭磊等[104 ] 研究了激光功率、扫描速率以及光束长度等工艺参数对YSZ改性层微观结构的影响，指出改性层厚度与激光功率成正比，与光束长度成反比，受扫描速率影响较小.通过激光改性，TBCs由层片状、高孔隙率的结构转变为致密的柱状微观结构，如图6 a和b所示；同时，从图6 c和d中可观察到涂层的表面粗糙度降低.Yan等[43 ] 比较了激光改性涂层和原始涂层的CMAS腐蚀行为，发现改性涂层在CMAS作用下的相稳定性更好，其中改性层受CMAS腐蚀后依然能保持较好的结构完整性，如图7 a[43 ] 所示；但是，长时间的热处理会使得熔融CMAS沿着改性层中的纵向裂纹内渗，并腐蚀下方未改性的涂层，如图7 c和d[43 ] 所示.激光改性层中不可避免会产生纵向裂纹，它们可提高改性涂层的抗热震性能，但也是CMAS熔体渗透的通道[105 ] .针对此，郭磊等[104 ] 设计了多层激光表面改性层，旨在通过多次的激光改性方法，使得改性层中的纵向裂纹不连贯，延缓或阻止熔融CMAS内渗，初期的结构设计效果如图6 e和f所示.同时，在使激光改性后涂层内裂纹不连续的思路中，Rai等[49 ] 提出，除了制备更为致密的TBCs外，还可以将EB-PVD TBCs中几乎垂直的柱状结构改变成Z字形柱状结构，这种结构有望减缓CMAS渗入速率，延长反应时间，从而生成黏度、熔点更高的结晶相来抑制进一步渗透. ...
On improving the phase stability and thermal expansion coefficients of lanthanum cerium oxide solid solutions
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2006
... 一些新型超高温TBCs材料，如Gd2 Zr2 O7 、LaCe2 O7 、GdPO4 等，它们虽然具有TBCs应用的潜力，且抗CMAS腐蚀性能优异，但由于一些问题，比如热膨胀系数较小、韧性差等，使得这些新型涂层的抗热震性能不理想，特别是在CMAS、温度梯度耦合作用的热循环条件下，涂层寿命较低，容易过早剥落失效.通过TBCs的结构设计，人们提出了双陶瓷层TBCs，即顶层陶瓷层为这些新型TBCs材料，底层陶瓷层为YSZ.这一方法调和了涂层系统与基体之间的热膨胀不匹配和应力过大问题，且兼顾了涂层的隔热、抗CMAS腐蚀性能.与单陶瓷层的Gd2 Zr2 O7 、LaCe2 O7 、GdPO4 等TBCs以及YSZ TBCs相比，它们对应的双陶瓷层TBCs的热循环寿命显著提升，且具有更佳的抗CMAS腐蚀性能[92 ,98 ,106 ~108 ] . ...
Ceramic materials for thermal barrier coatings
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2004
Plasma-sprayed La2 Ce2 O7 thermal barrier coatings against calcium-magnesium-alumina-silicate penetration
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2014
... 一些新型超高温TBCs材料，如Gd2 Zr2 O7 、LaCe2 O7 、GdPO4 等，它们虽然具有TBCs应用的潜力，且抗CMAS腐蚀性能优异，但由于一些问题，比如热膨胀系数较小、韧性差等，使得这些新型涂层的抗热震性能不理想，特别是在CMAS、温度梯度耦合作用的热循环条件下，涂层寿命较低，容易过早剥落失效.通过TBCs的结构设计，人们提出了双陶瓷层TBCs，即顶层陶瓷层为这些新型TBCs材料，底层陶瓷层为YSZ.这一方法调和了涂层系统与基体之间的热膨胀不匹配和应力过大问题，且兼顾了涂层的隔热、抗CMAS腐蚀性能.与单陶瓷层的Gd2 Zr2 O7 、LaCe2 O7 、GdPO4 等TBCs以及YSZ TBCs相比，它们对应的双陶瓷层TBCs的热循环寿命显著提升，且具有更佳的抗CMAS腐蚀性能[92 ,98 ,106 ~108 ] . ...
We've got protection covered
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2017
... 近来，Motoren and Turbinen-Union Friedrichshafen GmbH (MTU)航空发动机公司研究人员指出，熔融CMAS会给飞机发动机叶片造成巨大损坏，未应用TBCs技术的部件与有涂层保护的部件的抗腐蚀性能相差较大.MTU中的Dilba[109 ] 给出的解决方案是在YSZ层上再加一层，顶层与熔融CMAS发生反应，从而保持YSZ的结构和性能稳定.随后，其开发人员设计了一种多涂层保护系统，即将2种硬、软涂层交替涂覆在叶片上，形成共约15层、层厚10 μm以内、顺序相同(先金属氮化物，后金属)的涂层体系.这种设计有效降低了涂层磨损程度，并且解决了因涂层过厚导致裂纹几率增大的问题. ...
