一种环境屏障涂层ebc寿命预测的方法
【专利摘要】本发明涉及一种环境屏障涂层EBC寿命预测的方法，属于涂层的监测领域。该发明通过有限氧化腐蚀测试时间内SiO2层厚度的变化获得氧化腐蚀动力学常数，利用SiO2层的临界厚度作为EBC涂层失效的判据，再结合氧化腐蚀动力学方程，实现了对EBC涂层寿命的预测。本发明方法成本较低；可适用于连续碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料（Cf/SiC），也可适用于连续碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料（SiCf/SiC），同时，该方法可适用于多种EBC涂层体系；使用环境的广泛性，该方法既可适用于控制因素模拟测试，也可适用于全环境因素模拟测试；该方法对于EBC涂层材料的选择以及EBC涂层的优化设计具有指导意义；该方法简单可靠。
【专利说明】一种环境屏障涂层EBC寿命预测的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于涂层的监测领域，具体涉及一种环境屏障涂层(Environmentalbarrier coatings, EBC)寿命预测的方法。
【背景技术】
[0002]连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料(CMC-SiC，包括SiCf/SiC和Cf/SiC)拥有高比强度、高比模量、抗氧化和低密度等特点，现已成为航空发动机热端部件上理想的候选材料。在空气或干氧环境中，CMC-SiC表面会形成一层致密的SiO2保护膜，由于SiO2在高温下具有较低的氧分压和氧扩散系数，因此，CMC-SiC在空气或干氧环境中具有非常好的抗氧化性能。但是在发动机燃烧室环境下，在CMC-SiC表面所形成的SiO2保护膜，会被燃气环境中的水蒸气和熔盐杂质所侵蚀，丧失对内部复合材料的保护作用，从而使CMC-SiC部件的使用性能急剧下降。通过在CMC-SiC表面制备EBC涂层，可以克服CMC-SiC在发动机燃烧室环境下因氧化、腐蚀造成的失效，保障CMC-SiC部件在发动机燃烧室环境下的环境耐久性，满足航空发动机部件安全性和长寿命的要求。
[0003]EBC涂层的寿命是EBC涂层可靠性的重要保障。采用全环境因素模拟测试(即在真实燃气环境中对EBC涂层进行考核)可获得EBC涂层的寿命，但是采用全环境因素模拟测试需要耗费较长的时间，而且测试设备和环境考核试验的成本也很高，通常只在工业部门进行类似的试验。因此，如何在耗时较短且成本较低的条件下预测EBC涂层寿命是EBC涂层研究与应用过程的关键问题之一。
【发明内容】
[0004]要解决的技术问题
[0005]为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种环境屏障涂层EBC寿命预测的方法，耗时短、成本低的EBC涂层寿命预测方法，该方法在EBC涂层服役早期，采集适当的实验数据，实现对EBC涂层寿命的预测。
[0006]技术方案
[0007]—种环境屏障涂层EBC寿命预测的方法，其特征在于步骤如下:
[0008]步骤1、制备构件和试样件:在制备构件时同时制备随炉试样件，在构件和试样件的表面上制备碳化硅粘结层，在碳化硅粘结层表面制备EBC涂层，试样件上粘结层厚度以及EBC涂层的材料种类与厚度应与构件相一致；
[0009]步骤2:将试样件置入燃烧室的模拟环境中，通过扫描电子显微镜SEM测量试样件上由于模拟燃气环境中的氧以及水蒸气与碳化娃反应并在其表面形成的SiO2层厚度
Jga，通过建立不同氧化腐蚀时间与SiO2厚度的对应关系，通过数据拟合，获
得&氧化腐蚀动力学常数，单位为μ m2/小时，其中t为氧化腐蚀时间；[0010]步骤3:根据
【权利要求】
1.一种环境屏障涂层EBC寿命预测的方法，其特征在于步骤如下: 步骤1、制备构件和试样件:在制备构件时同时制备随炉试样件，在构件和试样件的表面上制备碳化硅粘结层，在碳化硅粘结层表面制备EBC涂层，试样件上粘结层厚度以及EBC涂层的材料种类与厚度应与构件相一致； 步骤2:将试样件置入燃烧室的模拟环境中，通过扫描电子显微镜SEM测量试样件上由于模拟燃气环境中的氧以及水蒸气与碳化娃反应并在其表面形成的SiO2层厚度，通过
2.根据权利要求1所述环境屏障涂层EBC寿命预测的方法，其特征在于:所述碳化硅粘结层的厚度为10~30 μ m。
3.根据权利要求1所述环境屏障涂层EBC寿命预测的方法，其特征在于:所述EBC涂层的厚度为50~200 μ m。
4.根据权利要求1所述环境屏障涂层EBC寿命预测的方法，其特征在于:所述EBC涂层材料为=BSAS ( (1-x) BaO-XSrO-Al2O3-SiO2)、稀土硅酸盐或稀土锆酸盐。
5.根据权利要求1所述环境屏障涂层EBC寿命预测的方法，其特征在于:所述SiO2层的临界厚度1?为5.5~6 μ m。
6.根据权利要求5所述环境屏障涂层EBC寿命预测的方法，其特征在于:所述SiO2层的临界厚度5μπι。
【文档编号】G01N17/00GK103558144SQ201310533852
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】王一光, 陆永洪, 成来飞, 张立同 申请人:西北工业大学