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在高温服役过程中,热障涂层粘结层与镍基合金涡轮叶片会发生元素互扩散行为,这将导致粘结层与基体叶片的性能产生退化,在粘结层与镍基合金之间引入ZrO2活性扩散障,通过与粘结层和镍基合金中的Al元素反应形成具有Al2O3/富Zr层/Al2O3的“三明治”结构,可以有效的阻止元素的互扩散,而且原位反应的发生可以提高涂层间的结合力。但是由于ZrO2与其所形成的Al2O3/富Zr层/Al2O3的“三明治”结构本质上仍为脆性陶瓷,在热循环下一旦形成裂纹,将会快速扩展,发生脆性断裂。为了提高ZrO2活性扩散障的寿命,本课题将使用ZrB2颗粒对ZrO2活性扩散障进行弥散强化(ZrB2 dispersion strengthened Zr O2,BDSZ),以增强其断裂韧性。利用EB-PVD技术制备了N5/BDSZ/NiCrAl、N5/ZrO2/NiCrAl两体系,采用维氏硬度计、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等检测手段研究了两体系的涂层韧性、不同温度下两体系界面的演变过程,以及不同热处理条件下两体系生成Al2O3的热力学及动力学行为;最后分析了两体系高温长时间服役时的失效机制,对比了两体系的寿命长短,所得实验结论如下:1.通过对制备态BDSZ涂层和ZrO2涂层进行XRD分析,得知ZrB2性能稳定与ZrO2并不反应,且在沉积涂层时,对ZrO2的相结构没有影响,对涂层的沉积速率没有影响。2.通过对制备态BDSZ涂层和ZrO2涂层表面进行维氏压痕测试,发现BDSZ涂层的韧性大于ZrO2涂层的韧性。3.在800℃时,N5/BDSZ/NiCrAl体系在BDSZ/NiCrAl界面没有形成Al2O3活性扩散障,而N5/ZrO2/NiCrAl体系在ZrO2/NiCrAl界面处形成了Al2O3活性扩散障,这主要是ZrB2的加入影响了ZrO2与Al反应的动力学因素。在两体系靠近基体侧均没有出现Al2O3活性扩障,经分析后发现由于元素含量及相组成等不同,导致了基体元素的扩散要慢于NiCrAl层的扩散,且NiCrAl层中各元素的扩散速率为DNi>DAl>DCr。4.在1000℃/250h氧化处理后,N5/ZrO2/NiCrAl体系发生了断裂行为,断裂位置位于Al2O3/富Zr层/Al2O3“三明治”结构内部,主要是因为高温长时间氧化后,混合相的存在使得Al2O3/富Zr层/Al2O3界面应力增加激发出裂纹,而产生了断裂行为。5.在1000℃/300h氧化处理后,N5/BDSZ/NiCrAl体系出现了裂纹,在1000℃/350h氧化处理后体系断裂,断裂位于基体/活性扩散障、活性扩散障/NiCrAl界面。这主要是因为基体与粘结层的蠕变使界面粗化、陶瓷与金属热膨胀系数不匹配等因素使界面应力增加造成的。