界面阻扩散层对热障涂层性能的影响.pdf

第23卷第4期中国表面工程Vol.23No.4
502010年8月CHINA中SURFACE国表ENGINEERING面工程August20102010年
doi:10.3969/j.issn.1007−9289.2010.04.005

界面阻扩散层对热障涂层性能的影响

张晓囡，付东兴，汪礼敏，张景怀，杨中元
（北京有色金属研究总院有研粉末新材料(北京)有限公司，北京100088）

摘要：热障涂层在高温环境服役过程中，常常由于界面处大量元素的互扩散导致失效。文中选用TiN和TiN−AlN
薄膜作为界面处的阻扩散层,与无阻扩散层体系的性能进行对比。采用热震试验研究3种体系粘结层/基体界面的结合
性能；为了研究高温环境中界面处元素的扩散情况，将3种体系在1050℃下热氧化处理100h，采用电子探针技术研
究各个体系界面处元素的分布。试验结果表明：经过135次热震，TiN阻扩散层体系断裂面出现在粘结层与基体之间；
经过240次热震，TiN−AlN阻扩散层体系和无阻扩散层体系断裂面均出现在面层与粘结层之间。微观检测发现无阻扩
散层体系的界面处发生了严重的元素扩散；TiN阻扩散层体系界面处几乎不发生元素扩散；而TiN−AlN阻扩散层体系
界面处发生少量的元素扩散。
关键词：TBCs；互扩散；阻扩散层；TiN；TiN−AlN
中图分类号：TG17;O484文献标识码：A文章编号：1007−9289(2010)04−0022−04

InfluenceofInterfaceDiffusionBarrierFilmsonPropertiesofThermalBarrierCoatings(TBCs)

ZHANGXiao–nan,FUDong–xing,WANGLi–min,ZHANGJing–huai,YANGZhong–yuan
(GRIPMAdvancedMaterialsCo.Ltd,GeneralResearchInstituteforNonferrousMetals,Beijing100088)

Abstract:SeriousinterfaceelementsdiffusionalwaysleadtoTBCsfailingaheadoftimeduringservicingathigher
temperature.Inthispaper,TiNfilmandTiN−AlNfilmwerechosenasTBCsdiffusionbarrierfilmsandcontrastpropertiesto
theconventionalTBCs.Thecoat/substrateinterfaceadhesionpropertyofthethreesystemswasinvestigatedbyheatshock
testing.Inordertostudyoninterfaceelementsdiffusionpropertiesofthethreesystemsservicingathighertemperature,the
systemsweretreatedat1050℃for100hfirstly,andtheninterfaceelementsprofilewasdetectedbyEPMA.Testingresults
indicatedthatabscissionoccurredatbondcoat/substrateinterfaceofthesystemwithTiNdiffusionbarrierfilmsafter135
cycles,andabscissionoccurredatcoat/bondcoatinterfacefortheothertwosystemsafter240cycles.EPMAresultsindicated
thattherewasseriouselementsdiffusionoftheTBCssystemwithoutdiffusionbarrierfilm，whiletherewaslittleelements
diffusionoftheTBCssystemwithTiNdiffusionbarrierfilmandalittleelementsdiffusionoftheTBCssystemwithTiN−AlN
diffusionbarrierfilm.
Keywords:TBCs;interdiffusion;diffusionbarrierfilms;TiNfilm;TiN–AlNfilm

0引言层/基体之间结合性能的稳定性对热障涂层的使用
寿命具有重要的影响。传统热障涂层在高于1350K
热障涂层常应用于航空工业中发动机高温零
的温度中服役时，粘结层/基体界