题目：热障涂层的高温热腐蚀行为及失效机理研究

热障涂层是采用耐高温、低导热的陶瓷材料以涂层的方式与金属部件相复合，降低金属部件表面温度、延长其服役寿命的一种高温热防护技术。在先进燃气涡轮发动机中，热障涂层与高效冷却、高温结构材料并列为涡轮叶片的三大关键科学技术。发动机的工作环境非常恶劣，涉及高温氧化和热腐蚀等，对热障涂层的寿命产生重要的影响。本文研究了高温燃气、熔盐等环境下由氧化钇稳定氧化锆（YSZ）陶瓷层和NiCoCrAlY金属粘结层组成的双层结构热障涂层的腐蚀行为和失效机理，并采用无损检测方法深入研究了高温腐蚀环境下涂层的组织结构变化。研究了高温燃气环境下热障涂层的热腐蚀行为，阐明了涂层抗燃气热腐蚀的机理。在900℃、存在模拟海水和航空煤油燃气的热腐蚀环境下，热障涂层和NiCoCrAlY涂层的氧化动力学过程均符合抛物线规律。NiCoCrAlY涂层表面形成了致密、连续的α-Al2O3氧化层。YSZ陶瓷层在燃气环境下保持了良好的相稳定性，有效阻止了腐蚀物质入侵，进一步提高了涂层的抗热腐蚀性能。研究了高温熔盐环境下热障涂层的热腐蚀行为，提出了涂层的熔盐热腐蚀失效机理。表面沉积了Na2SO4（2mg/cm2）的热障涂层在1050℃高温腐蚀环境下的氧化动力学过程遵守抛物线规律。高温熔盐腐蚀过程中，Na2SO4熔盐通过YSZ陶瓷层入侵到NiCoCrAlY涂层，引起金属层表面氧化膜溶解，并形成疏松氧化层，降低了涂层界面结合力；另一方面，硫酸钠熔盐在高温下填充YSZ陶瓷层内的孔隙促进陶瓷层体积膨胀。这两方面因素加速了热障涂层的剥落失效。利用交流阻抗谱法研究了高温热腐蚀环境下热障涂层的微观组织结构变化，提出了涂层在高温下电化学过程的物理模型，阐明了涂层组织结构演变与交流阻抗谱特征参数之间的内在联系。在熔盐高温热腐蚀环境下，交流阻抗谱的模拟电路由三个RC并联电路串联组成，高频部分反映了陶瓷层的特点，中频弧反映了氧化层致密区的特点，低频弧反映了氧化层疏松区的特点。模拟电路器件等效电阻R、常相位角常数Q和弥散系数β的变化与腐蚀时间和熔盐情况密切相关，可以较好地体现涂层微观结构随时间的变化。常相位角常数Q能够更加灵敏地反映涂层的结构完整性变化，成为评价涂层系统性能的指标。