【摘 要】
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随着航空航天工业的不断发展,发动机需要更高的效率和推重比,发动机燃烧室工作温度的提升使发动机叶片上热障涂层的性能受到更大的挑战。稀土锆酸盐Gd2Zr2O7具有高温相稳定性好、导热系数低、热膨胀系数高等一系列优点,是下一代热障涂层的热门候选。在高温下,Gd2Zr2O7能与CMAS发生热化学反应,生成磷灰石相,从而阻隔CMAS的进一步渗透。然而,EB-PVD制备的锆酸钆柱状晶之间存在着数个微米的间隙,
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随着航空航天工业的不断发展,发动机需要更高的效率和推重比,发动机燃烧室工作温度的提升使发动机叶片上热障涂层的性能受到更大的挑战。稀土锆酸盐Gd2Zr2O7具有高温相稳定性好、导热系数低、热膨胀系数高等一系列优点,是下一代热障涂层的热门候选。在高温下,Gd2Zr2O7能与CMAS发生热化学反应,生成磷灰石相,从而阻隔CMAS的进一步渗透。然而,EB-PVD制备的锆酸钆柱状晶之间存在着数个微米的间隙,熔融CMAS会快速渗透至涂层内部发生热化学反应,导致涂层内部结块,降低涂层应变容限,在热循环作用下发生断裂失效。激光重熔能实现表层材料的重构,封堵表面孔隙,在YSZ材料的抗CMAS腐蚀方面得到了应用。本文尝试采用激光重熔EB-PVD方法制备的锆酸钆（Gd2Zr2O7）来研究激光重熔层在熔融CMAS作用下的腐蚀行为,取得的主要进展如下:（1）用EB-PVD方法制备的涂层是柱状晶的结构,粗糙度大,硬度小,柱状晶之间存在较多大小不一的间隙,容易被CMAS渗透腐蚀。涂层的表面经过激光重熔之后表面组织致密。激光重熔引起的较大的热应力使重熔层表面产生网状裂纹,通过调节激光工艺参数可以调节网状裂纹大小、重熔层厚度、表面粗糙度以达到改善重熔层质量的目的。（2）激光重熔之后涂层的表面硬度有较大的提升,重熔前后涂层的物相都是缺陷型萤石相,但是激光重熔过程使晶粒产生择优取向。在1250℃下经过2 h的CMAS腐蚀后,原始试样的反应层深度约为51μm,而激光重熔层的反应层深度约为38μm,表明激光重熔层能有效降低熔融CMAS与陶瓷层材料的反应速度。（3）激光重熔层形成的裂纹宽度很小而且路径弯曲,能有效封堵熔融CMAS的快速渗透。经过5 h高温CMAS腐蚀后,EB-PVD涂层原始试样的渗透深度为97μm,而激光重熔涂层的渗透深度为63μm,远低于未重熔之前;经过50h高温CMAS腐蚀后,激光重熔层已经完全被熔融CMAS腐蚀降解,然而激光重熔试样内部未发现CMAS渗透反应现象,表明激光重熔试样具有极佳的抗CMAS渗透反应能力。综上所述,激光重熔后的Gd2Zr2O7热障涂层表现出了较好的抗高温CMAS腐蚀性能。
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