氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷涂层的高温耐久性辨析

氧化钇部分稳定的氧化锆（YSZ）作为热障涂层材料广泛应用于复杂高温工况，其优异的高温耐久性主要由不可相变介稳四方相（t′）所贡献。然而，目前对t′相可靠服役温度上限的界定较为模糊，主流观点仍停留在1200℃左右。基于此，采用大气等离子体喷涂（APS）工艺制备YSZ陶瓷涂层，经不同时效热处理，针对涂层微结构、相组成、烧结收缩和断裂韧性等变化进行分析研究。结果表明，经24 h@1400℃热处理附加7年室温存放后，陶瓷层未见单斜相；300 h@1400℃和300 h@1600℃热处理涂层中单斜相体积分数分别为3.55%和35.41%，且均未碎裂。300 h@1600℃涂层烧结线性收缩率为0.4%。高温时效热处理同时伴随晶粒生长和孔隙愈合，涂层抗折强度和断裂韧性随之增加，因而认为APS YSZ涂层可在1400℃下长时间（～300 h）服役。