《EBC涂层CMAS腐蚀性能试验方法》

ICSXX.XXX.XX

CCSXXXX

团体标准

T/CSTMXXXXX—202X

EBC涂层CMAS腐蚀性能试验方法

TestmethodforCMAScorrosionofenvironmentalbarriercoating

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXXXX—2023

环境障碍涂层的CMAS腐蚀试验方法

重要提示（危险或警告或注意）：使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未

指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的

条件。

1范围

本文件规定了环境障涂层的CMAS腐蚀试验方法的术语和定义、试验设备、试样、试验条件、试

验步骤和试验结果评定等。

本文件适用于EBC涂层材料的CMAS腐蚀性能测试。其它材料及涂层亦可参照本标准进行试验。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅

该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T7724电子称重仪表

GB/T16839.1热电偶第1部分：电动势规范和允差

JB/T6074腐蚀试样的制备、清洗和评定

JY/T0584扫描电子显微镜分析方法通则

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

CMASCalcium-Magnesium-Alumino-Silicates

由CaO、MgO、Al2O3、SiO2组成的钙镁铝硅酸盐。

3.2

环境障碍涂层EnvironmentalBarrierCoating(EBC)

环境障碍涂层是发动机用高温结构材料表面的防护涂层(一般为氧化物或复合氧化物陶瓷涂层)，其能够

将高温结构材料与发动机恶劣环境(腐蚀性介质、高速气流冲刷等)隔离开来，阻止或减小服役环境对高温结

构材料性能的影响，实现保护基体材料的目的。

4原理

飞机经过火山、沙漠等地区可能吸入灰尘、沙砾和火山灰等低熔点（约1200℃）杂质。在1200℃或更

高的发动机工作温度下，这些杂质熔融形成包含CaO-MgO-Al2O3-SiO2（CMAS）的玻璃相熔体。环境障碍

涂层与CMAS在高温下发生化学反应，形成腐蚀层。因此，可以采用CMAS对环境障碍涂层进行腐蚀，通

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过观察腐蚀反应前后涂层的形貌和结构变化，对腐蚀反应是否发生进行有效评价。

5试验条件

5.1试验温度

CMAS腐蚀试验中腐蚀温度选择根据环境障碍涂层的服役温度所决定，一般腐蚀温度范围为

1200℃-1600℃，具体温度的选择可按技术文件规定执行。

5.2试验时间

腐蚀试验时间的选择视具体情况而定。腐蚀时间过长可能导致CMAS消耗殆尽，因此，一般单次腐蚀

时间不超过50小时。长时间的腐蚀试验可采用循环试验的方法进行，例如100h的腐蚀试验，可先在样品表

面涂覆CMAS并进行50h的腐蚀试验，然后取出样品再涂覆CMAS，继续循环下一次50h的试验。

5.3CMAS浓度

腐蚀试验采用的CMAS浓度一般按单位面积的CMAS粉体质量表示。例如每平方厘米的样品涂覆20

mg的CMAS，则CMAS浓度为20mg/cm2。一般CMAS浓度为20-40mg/cm2，具体CMAS浓度的选

择可按技术文件规定执行。

6试剂和材料

6.1CMAS成分的选择

CMAS成分的选择应根据EBC涂层所服役的环境决定，一般使用的CMAS成分为

33CaO-9MgO-13AlO1.5-45SiO2。有特定成分要求的CMAS，例如砂砾、火山灰（存在Na、Fe、K元素）等

可以按具体技术文件规定执行。

6.2CMAS的制备

根据所选择的CMAS成分使用对应的氧化物粉体依据摩尔比进行配备、混合、高温合成以及再处理。

以33CaO-9MgO-13AlO1.5-45SiO2为例，首先将CaO、MgO、Al2O3、SiO2粉体按33：9：6.5：45的摩尔比

进行配置，然后以离子水或无水乙醇为介质，采用机械混合法对原料粉体进行混合，混合结束后将浆料烘干

并置于氧化锆坩埚中，最后利用高温炉合成CMAS。合成条件为：以5-10℃/min的速率升温至1000℃，之

后以3-5℃/min的速率升温至1500℃。在1500℃保温5h，结束后随炉冷却。将合成的CMAS块体进行破

碎、研磨至中位粒径为10-20μm，获得CMAS粉体备用。

7仪器设备

7.1恒温加热台

在涂覆CMAS粉体时，需将样品置于恒温加热台上。

7.2高温炉（箱式炉或管式炉）

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最高温度不低于1700℃，控温精度±5℃。炉腔（管道）应有一个面积不小于10×10mm的进气口，确

保样品在空气气氛中进行腐蚀试验。热电偶应符合GB/T16839.1的规定。

7.3电子秤

电子秤需符合GB/T7724所规定的要求，其精度应达到0.1mg。

7.4扫描电子显微镜

扫描电子显微镜需符合JY/T0584规定的要求，应具有表征二次电子、背散射、能谱分析等功能。

8样品

8.1试样形状和尺寸

8.1.1不带基体的EBC涂层试样

将试样加工为规则形状（如长方体、圆柱等），试样尺寸不小于10mm×10mm，厚度1-2mm。

8.1.2带基体的EBC涂层试样

试样基体所用材料为陶瓷基复合材料或硅基陶瓷材料，其表面带有EBC涂层。将试样加工为规则形状

（如长方体、圆柱等），试样尺寸不小于10mm×20mm，厚度2-7mm。

8.2试样数量

试样数量不少于3个。

9试验步骤

（a）依据JB/T6074将试样清洗干净并烘干。

（b）将CMAS粉体均匀涂敷于EBC涂层试样表面。具体方法为：根据设定的CMAS浓度和EBC涂层试样

面积计算所需的CMAS粉体质量，依据GB/T7724称取CMAS粉体，将CMAS粉体与乙醇充分混合

为浆料；将EBC涂层试样置于加热台上，使加热台温度维持在60-100℃；使用胶头滴管吸取料浆涂敷

在样品上并烘干，经过多次重复的涂敷和烘干，直至料浆全部使用；将涂敷CMAS粉体的试样水平放

置备用。

（c）将涂敷完CMAS粉体的试样水平放置于高温炉（箱式炉或管式炉）中。开启高温炉设定目标腐蚀温度

和保温时间并升温，试验结束后自然冷却至室温，将样品取出。

10试验数据处理

10.1外观检查

采用目视或放大镜对试样表面进行观察并记录腐蚀特征。

10.2微观分析

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将腐蚀完成的试样对半切割，制备截面样品并进行打磨抛光处理，并将样品清洗干净。采用扫描电子显

微镜对样品的微观腐蚀特征进行观察，表征区域应以截面样品的中心区域为主。

11试验记录及报告

试验报告应包括以下相关信息（参见附录A）：

(a)试验编号；

(b)试验设备；

(c)试验条件（CMAS成分与浓度、试验温度与时间等）；

(d)试样名称、数量、尺寸、类型与具体成分；

(e)试验结果（腐蚀后微观形貌、外观）；

(f)试验日期和试验人员。

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附录A

(资料性附录)

试验报告（样表）

报告编号_______________________

委托单位委托日期

试验单位试验日期

试验人员试样代号

试验项目

涂层类型腐蚀介质组成实验设备

测试条件试验温度(oC)试验时间(h)

测试结果