铌酸铝/莫来石复合陶瓷环境阻障涂层高温水蒸气腐蚀行为研究

doi:10.3724/SP.J.1077.2010.09725

摘要/Abstract

摘要：

利用大气等离子喷涂的方法在氮化硅基底上制备了铌酸铝/莫来石复合陶瓷环境阻障涂层.铌酸铝的含量为5mol%.涂层置于1400℃下含有50vol%H₂O和50Vol%Air的气氛中进行侵蚀实验.总压力1个大气压，实验时间100h.研究表明：铌酸铝可以在涂层表面形成玻璃相保护层，提高了涂层在高温水蒸气环境中的耐蚀性.然而与氮化硅基底之间的热膨胀系数差异会造成涂层在实验过程中发生轻微剥离的现象，导致试件的失重增加.

关键词: 莫来石, 铌酸铝, 环境阻障涂层, 水蒸气侵蚀

Abstract:

AlNbO₄/mullite composite environmental barrier coating (EBC) with 5mol% AlNbO₄ content was prepared on Si₃N₄ substrate by atmospheric plasma spraying (APS). There was evidence that the weight loss rate of Si₃N₄substrate coated by AlNbO₄/mullite composite was less than that of Si₃N₄substrate coated by mullite during the first 50h corrosion test. The improved protective capacity of AlNbO₄/mullite composite coating was ascribed to the formation of glassy AlNbO₄ top surface. After 100h corrosion test, the AlNbO₄/mullite coating was still stable and no further corroded cavities were observed. However, slight delamination of the coating and a faster weight loss rate was observed after long time corrosion due to the coefficient of thermal expansion (CTE) mismatch between AlNbO₄/mullite composite and Si₃N₄substrate.

Key words: mullite, AlNbO₄, environmental barrier coating, water vapor corrosion

中图分类号:

TQ174

吴疆,林红,李建保,李俊峰. 铌酸铝/莫来石复合陶瓷环境阻障涂层高温水蒸气腐蚀行为研究[J]. 无机材料学报, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2010.09725.

WU Jiang,LIN Hong,LI Jian-Bao,LI Jun-Feng. Corrosion Behavior of AlNbO₄/Mullite Composite as Environmental Barrier Coating in Water Vapor Environment[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2010.09725.

[1]	王新刚, 杨青青, 林根连, 高巍, 秦福林, 李荣臻, 康庄, 王小飞, 蒋丹宇, 闫继娜. 国产550级连续氧化铝陶瓷纤维的高温拉伸性能研究[J]. 无机材料学报, 2022, 37(6): 629-635.
[2]	马西飞, 林根连, 康庄, 黄晓. 复合莫来石纤维前驱体结晶行为研究[J]. 无机材料学报, 2017, 32(7): 739-743.
[3]	罗学维, 栗海峰, 向武国, 袁惠, 程呈, 沈绪根, 严春杰. 高气孔率莫来石制备、性能及其非线性导热模型[J]. 无机材料学报, 2014, 29(11): 1179-1185.
[4]	林亚梅, 李翠伟, 汪长安. 莫来石含量对钙长石/莫来石复相多孔陶瓷组织结构与性能的影响[J]. 无机材料学报, 2011, 26(10): 1095-1100.
[5]	江伟辉1, 2, 彭永烽1, 刘健敏1, 冯果1, 谭训彦1, 于云2. 非水解溶胶-凝胶法制备莫来石晶须[J]. 无机材料学报, 2010, 25(5): 532-536.
[6]	周立忠,汪长安,刘伟渊,黄勇. 叔丁醇基凝胶注模工艺制备轻质、高强莫来石多孔陶瓷[J]. 无机材料学报, 2009, 24(6): 1173-1177.
[7]	吴疆,林红,李建保,李俊峰. pH值对溶胶凝胶法制备莫来石纳米粉体微观形貌的影响[J]. 无机材料学报, 2009, 24(5): 1077-1080.
[8]	李呈顺,张玉军,张景德. 溶胶-凝胶法制备多晶莫来石纤维[J]. 无机材料学报, 2009, 24(4): 848-852.
[9]	江礼,袁晓静,查柏林,侯根良,王汉功. 等离子喷涂纳米莫来石基复合吸波涂层性能研究[J]. 无机材料学报, 2008, 23(6): 1272-1276.
[10]	陈纲领,漆虹,邢卫红,徐南平. 原位反应烧结合成针状结构多孔莫来石载体[J]. 无机材料学报, 2008, 23(3): 597-601.
[11]	姚树玉,陈蕴博,崔洪芝,刘立强,王淑峰. 第三组分对制备莫来石纤维的影响[J]. 无机材料学报, 2007, 22(3): 423-426.
[12]	段碧林,曾令可,李秀艳,刘平安,税安泽,刘艳春. 多孔莫来石纤维陶瓷负载La _1-x Sr _x CoO₃（x ＝0.2~0.8）的NO+CO催化研究[J]. 无机材料学报, 2007, 22(3): 483-488.
[13]	赵惠忠,雷中兴,汪厚植,张文杰. Sol-Gel-SCFD法制备纳米莫来石[J]. 无机材料学报, 2004, 19(3): 471-476.
[14]	陈照峰,张立同,成来飞,徐永东,韩桂芳. PIP结合CVI制备氧化铝-莫来石陶瓷基复合材料[J]. 无机材料学报, 2003, 18(3): 638-644.
[15]	赵世柯,黄勇,汪长安,黄校先,郭景坤. ZrSiO₄/α-Al₂O₃反应烧结过程中非晶态物质的形成与演化[J]. 无机材料学报, 2003, 18(1): 98-102.