[發明專利]一種環境障涂層的無損檢測和評價方法

在審

• 申請號: 202210051683.8
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114354477A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 王衍飛;劉榮軍;萬帆;陳祥健
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

提供了一種環境障涂層無損檢測和評價方法，包括以下步驟：S1、陶瓷基復合材料樣品準備；所述陶瓷基復合材料樣品為方形塊狀結構；S2、對步驟S1所得的陶瓷基復合材料樣品各面進行噴涂，使環境障涂層全包裹所述陶瓷基復合材料樣品；S3、將全包裹有環境障涂層的陶瓷基復合材料樣品在高溫水氧條件下進行腐蝕實驗：包括歷經模擬環境和測試評估兩個程序：樣品每次歷經模擬環境后，進行質量變化率測試和觀察，當試樣第i次腐蝕實驗后出現以下情況中的一種或以上，判定環境障涂層對SiC基復合材料基體的保護作用失效：質量變化率λ_i超過0.3％、環境障涂層出現起皮、環境障涂層出現脫落。

技術領域

本發明涉及陶瓷基復合材料表面環境障涂層(Evironmental Barrier Coating,EBC)無損檢測領域，特別地，涉及一種環境障涂層的無損檢測和評價方法。

背景技術

隨著航空發動機推力與推重比的不斷提升，其渦輪前進口溫度需不斷提高，耐高溫合金單晶葉片逐漸不能滿足服役溫度需求。SiC_f/SiC復合材料具有優異的耐溫性、優異的高溫抗氧化性、較低的密度、優異的高溫力學性能及抗蠕變性等，已經逐漸成為目前國際公認的航空發動機熱端部件最具潛力的候選材料之一。但是，SiC_f/SiC復合材料在航空發動機富含高溫水汽強氧化性的燃氣環境下工作，SiC被動氧化生成的致密的氧化硅保護膜會與高溫水汽發生反應生成揮發性的Si(OH)_x，造成SiC_f/SiC復合材料的加速失效。因此，SiC_f/SiC復合材料能在航空發動機燃氣環境下成功應用，必須解決其在富含高溫水汽、氧氣的燃氣環境下性能快速退化的問題，目前解決的最常用策略是在SiC_f/SiC復合材料表面制備環境障涂層(EBC)形成物理隔離，從而阻止SiC_f/SiC復合材料構件與高溫燃氣的直接接觸。

環境障涂層是沉積在Si基陶瓷基復合材料表面，抵抗航空發動機燃氣環境對復合材料侵蝕，確保陶瓷基復合材料構件在航空發動機中長時間服役的關鍵。其是高可靠性涂層，因為其一旦出現裂紋甚至剝落，將嚴重影響SiC_f/SiC復合材料的可靠性和服役壽命。目前，SiC_f/SiC復合材料的成本較為昂貴(約為15～20萬元/公斤)，其在沒有環境障涂層保護或者涂敷的環境障涂層即將失效等條件下，在航空發動機燃氣環境下將會發生快速失效。因此，對環境障涂層的健康監測(即無損檢測)變得尤為關鍵，以便在其處于將失效的臨界狀態下進行主動干預(即去除涂層并重新涂覆)，避免造成SiC_f/SiC復合材料的過早失效等。