ICoNiCrAlY 粘结层的激光冲击处理工艺及高温失效机理研究Study on Laser Shock Treatment Process and High Temperature Failure Mechanism of CoNiCrAlY Bonding Coat摘 要近来年随着航空发动机的快速发展，传统的热障涂层（TBCs）已经不能满足其需求，如何解决 TBCs 过早失效是研发高性能航空发动机所面临的关键技术难题，而 TBCs在高温服役环境下的使用寿命主要与其过渡层——粘结层的高温氧化行为有关。对于提高粘结层的抗高温氧化性能，有多种不同的手段，表面改性为其一。在多种改性方法中，激光冲击（LSP）可灵活调控表面形貌且细化晶粒，引入位错、孪晶等缺陷。故本文II以 CoNiCrAlY 粘结层为研究载体，利用激光冲击对其进行表面改性，旨在改善 TBCs 的高温服役性能。本 实 验 采 用 大 气 等 离 子 喷 涂 （ APS ） 在 GH4169 基 体 表 面 制 备 粘 结 层（BC）CoNiCrAlY，随后采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）在粘结层表层沉积陶瓷层（TC）7~8wt.% Y2O3-ZrO2（YSZ），并利用 LSP 对粘结层进行改性处理。采用高温氧化实验、热震试验评价激光冲击前后 TBCs 的高温服役性能。利用 X 射线衍射（XRD）、激光拉曼光谱仪（DXR）、扫描电子显微镜（SEM）等多种表征及测试手段重点考察 LSP处理对 TBCs 微观形貌、物相组织、硬度及 TC/BC 界面热生长氧化物（TGO）残余应力分布的影响。研究工作所取得的主要结论如下：（1）运用 ANSYS 有限元建立了激光冲击粘结层的三维模型，选取激光冲击次数及光斑间距为待优化参数并对其进行优化，计算得出了较优的三组参数：激光冲击 1 次，光斑间距 4 mm；激光冲击 2 次，光斑间距 4 mm；激光冲击 1 次，光斑间距 5 mm 对CoNiCrAlY 粘结层进行激光冲击处理实验。（2）对不同 LSP 工艺制备的 TBCs 进行了微观形貌、物相组织及硬度的分析。研究结果表明：LSP 引起的晶格畸变使得 TBCs 45°左右的 γ-Ni 相发生向左偏移；此外，LSP的强化作用降低了粘结层孔隙率、提高了致密度，同时提高了 TBCs 的截面硬度。其中激光冲击次数 2 次，光斑间距 4 mm 时粘结层的孔隙率最小，为 2.164%；TBCs 截面平均硬度达到最大，为 296.9 HV。（3）对不同 LSP 工艺制备的 TBCs 进行了高温氧化行为分析。研究结果表明：未激光冲击处理的 TBCs 在 900°C 氧化 100 h 后，TC/BC 界面出现轻微收缩，1000°C 氧化 10...
