题目：CMAS环境下电子束物理气相沉积热障涂层的防护研究

热障涂层的工作环境极其恶劣，除了要承受复杂的热载荷和机械载荷，还要在沙漠等高粉尘浓度的地区服役。由飞机进气口吸入的灰尘、沙粒、火山灰等固体颗粒在高温下融化粘附在热障涂层表面，形成了基本成分为CaO-MgO-Al2O3-SiO2（简称CMAS）的玻璃状沉积物，导致热障涂层隔热效果下降，并造成热障涂层的加速剥落失效。本论文根据试车后的航空发动机涂层表面的玻璃状附着物确定了CMAS的成分，忽略其中含量很少的V、S、Na、Fe等元素，将其各组分和配比定为45SiO2-22CaO-19MgO-14AlO1.5（at.%）。根据本课题组之前的相关研究，CMAS涂覆量定为15 mg/cm2，静态热处理制度定为1250 °C下保温4 h。在静态高温热处理条件下研究了EB-PVD方法制备的热障涂层在CMAS作用下的失效机理，然后从TBCs结构改性和加制防护层两个方面对CMAS防护进行了探究。在涂覆了CMAS的YSZ热障涂层试样中，CMAS在高温下熔融，其熔体沿着柱状晶间隙和垂直烧结裂纹渗入，对柱状晶造成严重侵蚀，并加速了涂层的烧结。利用EB-PVD方法制备了Z字形YSZ涂层实现对传统热障涂层的结构改性。Z字形YSZ涂层没有减缓CMAS熔体的渗入，CMAS在涂层表面发生粘附、扩展，沿着柱状晶间隙渗入，填充柱状晶间隙，造成YSZ的溶解。采用加制防护层的方法来增强涂层抗CMAS侵蚀的能力。首先选择了Al2O3、Gd2Zr2O7、SiC、Si3N4作为防护涂层的候选材料，进行静态热处理实验后根据其对CMAS的润湿性和渗透性，选择了Gd2Zr2O7作为防护层材料。利用EB-PVD方法将Gd2Zr2O7沉积在YSZ涂层表面，然后进行了静态热处理实验。CMAS熔体沿着GZO层和YSZ层的垂直烧结裂纹和柱状晶间隙渗入到YSZ层的底部，破坏了涂层的柱状晶结构及化学组成。利用电镀方法在YSZ表面制备了不同厚度的Pt镀层，在Pt/TBCs试样中，Pt层与CMAS熔体之间的润湿性较差，两者接触角约为40°。对比研究发现，Pt层可有效地阻止CMAS的渗透，其对CMAS的防护能力受涂层致密程度影响较大，而与其厚度无关。完整致密的Pt镀层可以有效防止CMAS的渗透。