热冲击环境下涂层/基底界面的微观形貌及元素扩散规律研究

针对热障涂层在高温环境中长期服役的需求，研究热障涂层在热冲击环境下涂层/基底界面形貌演变及元素扩散规律。通过自主搭建的石英灯加热平台对热障涂层进行热冲击试验。利用SEM和EDS对热冲击后涂层/基底界面的微观形貌及元素分布进行分析，利用Boltzmann-Matano扩散模型计算了涂层/基底界面Al元素的扩散系数。结果表明，沉积态的热障涂层中黏结层（BC）主要由β和γ相组成，并且在涂层/基底界面已经出现扩散区；随着热冲击试验的进行，Al元素快速消耗致使BC层和基底间Al元素浓度梯度转变，Al元素开始向外扩散，部分拓扑密堆（TCP）相中富集的难熔元素可以重新固溶到基底中，最终各元素在界面区的分布逐渐均匀；Al元素的扩散系数在热冲击试验开始前为正值，到600次热冲击循环后为负值，且扩散系数的最大值均出现在涂层/基底界面处，距离界面越大，扩散系数就越低。