Thermal Shock Damage and Failure Mechanism of 2D Laminated SiC/SiC with Barium‐Strontium Aluminosilicate‐Based Environmental Barrier Coating

材料科学 硅酸铝 热障涂层 热冲击 复合材料 失效机理 涂层 机制(生物学) 休克(循环) 冶金 催化作用 哲学 内科学 物理 认识论 核物理学 化学 医学 生物化学
作者
Xinxin Cao,Jianzhang Li,Guifang Han,Yulei Wang,Ziqi Zhang,Xingang Luan,Zhiliang Hong,Aijun Li,Laifei Cheng
出处
期刊:Advanced Engineering Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adem.202401878
摘要

Thermal shock damage is a key issue for the stable service of SiC/SiC with environmental barrier coating (EBC) in aero‐engines. The thermal shock damage behavior of SiC/SiC with barium‐strontium aluminosilicate (BSAS)‐based EBC in an air atmosphere quenched by air and water media between RT and 1200 °C is systematically investigated. After 600 thermal shock cycles, cracks form in the EBC due to a sharp increase in the internal thermal stresses, and a SiO 2 TGO layer is formed on the Si bonding coat. Based on the TGO thickness, damage within BSAS/mullite coatings is quantified by the oxygen permeability (2.541 × 10 −11 mol·(atm cm s) −1 ), which is increased by 2.5 times compared to static oxidation. Despite cracking damage occurring in the SiC matrix of SiC/SiC substrates, the load‐bearing capability of SiC fibers is improved due to the modulus matching of the fiber/matrix. Oxidation damage is dominated the degradation of the performance of SiC/SiC substrates, whose flexural strength is decreased by 15% after 600 cycles. In the thermal shock test quenched by water media, the strength retention of SiC/SiC‐EBC is below 60%, and an increase in internal defects and even delamination of the SiC/SiC substrate are the main reasons for the thermal shock failure of SiC/SiC‐EBC.

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