使役环境涡轮叶片EB-PVD热障涂层失效机制

摘要

运用场发射扫描电镜、能量色散光谱仪和金相显微镜等测试表征手段,详细检查退役高温发动机涡轮叶片表面涂层残存状况,发现带气膜孔的高温发动机涡轮叶片经服役2000 h后,表面各部位EB-PVD涂层承受CMAS攻击、硬质物撞击和冷热应力冲击程度各异,导致退役叶片表面共存多种损伤.通过对这些损伤现象的分析,了解使役环境下叶片各部位的失效模式和失效机理.研究结果表明:叶棱为受CMAS攻击最严重处,同时也是受硬质点撞击最密集处,存在大面积涂层脱落;气膜孔周围的TBCs涂层受CMAS攻击发生本质性固化,受交变热应力和机械应力共同作用而呈规律性脱落;叶棱周围气膜孔表面(无论是叶背或是叶盆)均存在硬质物碾压划过叶片表面而压实CMAS,引起表面TBCs脱落的现象,同时在气膜孔内发现飞落的TBCs柱和CMAS块,从侧面反应对叶片表面造成实质性伤害的硬质物可能为脱落的TBCs柱或固化的CMAS块.