摘要
等离子喷涂热障涂层系统(TBCs)中各层之间的热膨胀失配显著影响TBCs的寿命。为了降低不利影响，提升TBCs寿命，本文设计制备了具有双层结构粘结层（孔隙层+氧化层）的热障涂层。采用气罩等离子喷涂在基体为镍基高温合金Inconel738的表面沉积材料为CoNiCrAlY的孔隙层，超音速火焰喷涂(HVOF)在孔隙层上方沉积材料为CoNiCrAlY的氧化层。通过调整孔隙层与氧化层的厚度比值（即，A型:1∶2和B型:2∶1）制备了两种热障涂层。通过将两种涂层在1000℃下不同时间的高温氧化试验及1120℃下的热循环试验，研究了两种双层粘结层热障涂层的抗高温氧化性能、热循环寿命及开裂模式。 结果表明，孔隙层具有典型的层状结构且内部无氧化;氧化层具有较致密的微观结构，内部存在分布均匀的α-Al2O3。这两种类型试样中孔隙层的厚度为约60μm和120μm，氧化层厚度约为120μm和60μm。氧化层的热膨胀系数约为11.6×10-6K-1，远低于孔隙层（12.0×10-6K-1）。两种涂层热生长氧化物(TGO)均以幂函数形式生长，其生长速率低于传统热障涂层TGO。尽管在制备过程中消耗了部分Al元素，但在1000℃氧化200h时粘结层表面未发现混合氧化物。A型TBCs的热循环寿命约为60个循环，超过B型TBCs的寿命约20％，其主要原因为热膨胀失配得到缓解及TGO生长速率降低。两种涂层失效时的TGO厚度相当，均约为4.0μm。涂层的失效裂纹扩展路径相同，均处于陶瓷层内部。
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