TBC)是一种先进的材料系统演示高的化学稳定性和较低的导热系数,使它作为耐药屏障的保护金属基板热降解和氧化。由于这个原因,它是广泛应用于高温燃气轮机、内燃机和效果。典型的TBC)系统是由三个材料层:金属衬底,黏合层和表面涂层。表面涂层,一般氧化钇稳定氧化锆(YSZ),绝缘展品非常低的热导率,从而减少空气冷却需求,高操作温度。
TBC)的微观结构特征的重要性
TBC)的属性和侮辱性能很大程度上受到其微观结构,如涂膜厚度、孔隙度、孔隙形态和微裂纹的形成。TBC)在热周期的孔隙度的变化极大地影响其热导率,从而导致顶部涂层强度差异。因此有必要了解TBC的属性之间的相关性及其微观结构,以便利用涂层性能和微观结构。
传统技术的局限性
TBC的微观结构特性被广泛进行扫描电镜和光学显微镜在过去。然而,这些技术只能提供2 d信息和需要破坏样品来研究其内部结构。此外,人工裂缝和表面涂层的分层的结果往往是执行所需的物理浆纱切片。
近年来,三维光学相干断层扫描与热断层扫描方法曾TBC层特性。虽然,他们固有的非破坏性、低空间分辨率(几十微米)和可怜的穿透深度(几百微米)是他们的缺点。
解决方案Xradia
解决现有的成像技术的局限性在TBC的微观结构特征,Xradia提供了VersaXRM 3 d x射线显微镜(XRM)家庭与非破坏性亚微米真正的空间分辨率。VersaXRM - 500, VersaXRM家族的一员,是一个实验室的3 d XRM提供亚微米(< 0.7µm)成像和3 d TBC)系统的特征。它在本质上是无损的,捕捉高分辨率图像的内部结构较大TBC的样品由于其独特的建筑设计。
的成像结果1-mm-thick thermal-cycled plasma-sprayed TBC)系统versaxrm - 500如图1和图2所示。分类和定量分析是利用分水岭算法和大礼帽Avizo火提供的软件技术。
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图1所示。3 d表面color-rendered TBC)系统的形象。标记为绿色金属衬底(Ni超合金)底部;黏合层中间的淡蓝色和黄色顶部表面涂层。顶部的蓝色外套层代表内部孔隙或裂缝。倪超合金衬底的橙色代表高红移材料隔离。
从结果,观察到金属衬底高红移包含了5%,材料隔离在高温热循环的结果,和表面涂层的孔隙度和债券外套是7.8%和1.2%,分别。疑似分层界面的表面涂层和债券外套不存在,确认完好TBC的系统即使在热循环。
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图2。x射线显微图的虚拟截面plasma-sprayed TBC)系统。图像(2µm像素分辨率)收购使用VersaXRM系统和原始数据分段使用Avizo火和分析软件。
)横截面显示系统:三层材料镍超合金(绿色),黏合层(浅蓝色)和表面涂层(黄色)欧洲杯足球竞彩。蓝色代表内部孔隙或裂缝
B)界面的表面涂层和空气(深蓝色)
C)的顶端外套
D)界面的黏合层和表面涂层。
截面的相对位置(罪犯)(一)标记指向左边所示。
在3 d虚拟截面TBC的形象还证实,三TBC)的接口层不简单的正弦曲线,而是一个复杂的几何,矛盾的假设由研究人员在开发模型。裂缝,发现了几个微米长数百微米表面涂层的层(图2 c)引起的热黏合层和表面涂层之间的区别。观察到的微观裂纹是一个关键TBC)系统的故障模式,因为它可能会导致分层的面漆。
结论
VersaXRM x射线显微镜能够提供独特价值的定量分析和三维表征TBC)系统,这通常是一项艰巨的任务与其他传统显微技术。具有独特的建筑设计和非破坏性,versaxrm - 500提供了高分辨率和artifact-free TBC)系统的3 d图像为了得到体积主要特征和定量数据,如孔隙形态和体积百分比,层界面,微裂隙和孔洞。
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