交流阻抗谱法在热障涂层失效研究中的应用

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交流阻抗谱法在热障涂层失效研究中的应用

张春霞, 宫声凯, 徐惠彬

北京航空航天大学材料科学与工程学院, 北京 100083

收稿日期:2004-12-23 修回日期:2005-04-30 出版日期:2006-06-25 发布日期:2006-06-25

Failure Evaluation of Thermal Barrier Coatings by Impedance Spectroscopy

ZHANG Chun-xia, GONG Sheng-kai, XU Hui-bin

School of Materials Science and Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083, China

Received:2004-12-23 Revised:2005-04-30 Online:2006-06-25 Published:2006-06-25

摘要/Abstract

摘要： 介绍了交流阻抗谱法作为无损检测方法在热障涂层失效分析中的应用。通过对热循环、静态氧化过程中热障涂层体系的阻抗谱分析,利用交流阻抗谱对热障涂层进行拟合,得到了服役过程中D_M以及TGO电阻R拟合的结果与氧化时间呈抛物线关系;并根据阻抗的变化确定了粘结层的氧化过程中氧化物成分从Al₂O₃变化到混合氧化物的过程;对陶瓷层电阻的拟合结果表明,陶瓷层在热循环250~350次之间的电阻变化与陶瓷层内微观结构以及应力的变化有关。

关键词: 热障涂层, 无损检测, 交流阻抗, 失效分析

Abstract: The application of AC Impedance Spectroscopy (IS) as a non-destructive method on failure evaluation of Thermal Barrier Coatings (TBCs) is introduced . The growth and change of composition of TGO, and the change of microstructure of top coat as function of thermal cyclic test and isothermal test time are investigated by AC IS. It is found that the fitted diameter of modulus and resistance of TGO show parabola relationship with oxidation time. The composition variation of TGO from Al₂O₃ to mixed oxidation can be monitored by analysis IS measured during bond coat oxidation. The resistance of YSZ layer fitted from IS shows that the value skipping from 250 to 350 cycles is caused by microstructure and residual stress in ceramic layer.

Key words: thermal barrier coatings, non-destructive evaluation, impedance spectroscopy, failure analysis

中图分类号:

张春霞;宫声凯;徐惠彬. 交流阻抗谱法在热障涂层失效研究中的应用[J]. 航空学报, 2006, 27(3): 520-524.

ZHANG Chun-xia;GONG Sheng-kai;XU Hui-bin. Failure Evaluation of Thermal Barrier Coatings by Impedance Spectroscopy[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2006, 27(3): 520-524.

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