替代铂铝涂层的热障涂层(TBC)制备工艺开发

航空发动机改型地面燃气轮机是西气东输工程的重要能源动力来源。为提高设备关键部件的稳定性、延长其服役寿命,本文对燃气轮机热端叶片上的涂层材料及其制备工艺进行研究,利用先进的热障涂层(TBC)涂层替代现有的铂铝涂层。首先,依据涂层的服役需求,明确了对TBC涂层结构和性能的要求,并综合考虑底层涂层应用的成熟度,选择Amdry962作为底层材料。随后通过选材试验,对Metco204C-NS、Metco204NS-G、Metco204B-NS三种不同粒度区间的材料进行喷涂试验对比,确定了以Metco204B-NS为面层材料。接下来,对涂层工艺条件进行优化。通过调整喷枪配置和参数设置,获得不同组织结构的TBC涂层样片,对比各涂层金相组织、结合强度和弯曲实验结果,评价涂层显微特征和力学性能,并确定最优喷涂工艺参数。最后,利用Metco 9MC大气等离子喷涂装备,再次进行了涂层加工,对得到的涂层性能进行了评测,结果完全满足技术要求。本文提供的涂层材料及制备工艺能够很好地解决燃气轮机涂层性能不佳带来的使用寿命短的问题,并且本文提及的涂层材料选型和涂层工艺开发的方法可以用于不同TBC涂层开发的场景。