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替代铂铝涂层的热障涂层TBC材料选择
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作者 夏春阳 侯伟骜 +1 位作者 杨文超 章德铭 《冶金与材料》 2024年第7期49-51,共3页
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,文章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。依据涂层的... 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,文章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。依据涂层的服役需求,明确了对TBC涂层结构和性能的要求,并综合考虑过渡层涂层应用的成熟度,选择美科Amdry962作为过渡层材料。然后通过选材试验,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。文章提供的涂层材料能够较好地解决燃气轮机涂层性能不佳而带来的使用寿命短的问题,并且提及的涂层材料选型可以用于不同TBC涂层开发的场景。 展开更多
关键词 航改式燃气轮机 tbc涂层 铂铝涂层 涂层材料
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锆基陶瓷热障涂层的腐蚀研究进展
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作者 韩旭 耿洪滨 +2 位作者 王铀 李仰 张晓东 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期89-103,共15页
近年来随着航空与航海工业的迅速发展,具有耐高温、长寿命、耐腐蚀等优势的发动机叶片成为开发新一代航空发动机和涡轮发动机的重要一环。热障涂层(TBCs)作为常用的热防护技术,一方面可为发动机叶片部分金属基底提供隔热保护,使其免受... 近年来随着航空与航海工业的迅速发展,具有耐高温、长寿命、耐腐蚀等优势的发动机叶片成为开发新一代航空发动机和涡轮发动机的重要一环。热障涂层(TBCs)作为常用的热防护技术,一方面可为发动机叶片部分金属基底提供隔热保护,使其免受高温气体的影响;但另一方面,更高的发动机工作温度使得叶片及其表面TBCs遭受严重的环境沉积物腐蚀,造成过早失效,腐蚀类型主要有热腐蚀、CMAS腐蚀、熔盐腐蚀等。腐蚀已成为限制TBCs工作温度和服役寿命的难题,抗腐蚀防护是目前TBCs领域研究的重点。本文首先简述了以氧化钇稳定氧化锆陶瓷(YSZ)为主的热障涂层材料的主要特性,再简述了TBCs的不同腐蚀的反应机理,重点从涂层的微观结构设计、梯度涂层的设计、涂层成分改性及掺杂改性等方面与涂层腐蚀过程之间的影响关系出发,阐述了TBCs改性方法与涂层腐蚀的特点。提出未来涂层改进与防护的几种方法,最后对TBCs的腐蚀防护发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 热障涂层(tbcs) 氧化钇稳定氧化锆陶瓷(YSZ) 腐蚀失效 热生长氧化物(TGO) 改性
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热障涂层的研究现状与发展方向 被引量:35
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作者 周宏明 易丹青 +1 位作者 余志明 肖来荣 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期4-8,共5页
热障涂层(TBCs)是目前最先进的高温防护涂层之一,具有良好的隔热效果和抗高温氧化性能。综述了热障涂层的陶瓷材料、粘结层材料、涂层结构、制备工艺及涂层失效机理等5个方面的研究现状,在此基础上提出了热障涂层的发展方向。
关键词 热障涂层(tbcs) 研究现状 发展方向
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热障涂层的发展现状 被引量:24
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作者 张玉娟 张玉驰 +3 位作者 孙晓峰 管恒荣 胡壮麒 沈嘉年 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期26-29,共4页
热障涂层 (TBC)是目前最为先进的高温防护涂层之一 ,其具有良好的隔热效果与抗高温氧化性能。综述了TBC的制备工艺、结构特征与涂层材料的选择 ,归纳了涂层的主要失效形式 ,并对失效机理加以分析。
关键词 热障涂层(tbc) Y2O3-ZrO2(YSZ)结构 失效
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强流脉冲电子束热障涂层表面改性温度场数值模拟 被引量:9
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作者 宋振飞 秦颖 +4 位作者 郝胜智 武洪臣 吴平生 董闯 马腾才 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期522-525,共4页
采用了一维温度场模型,对强流(10 A.cm-2~40 A.cm-2)、脉冲时间(10μs^100μs)、电子束辐照热障涂层过程中的温度场进行了数值模拟。模拟结果显示:靶材表层迅速熔化(甚至汽化),熔化层深度达到2.34μm(汽化层深度0.12μm);温度随时间变... 采用了一维温度场模型,对强流(10 A.cm-2~40 A.cm-2)、脉冲时间(10μs^100μs)、电子束辐照热障涂层过程中的温度场进行了数值模拟。模拟结果显示:靶材表层迅速熔化(甚至汽化),熔化层深度达到2.34μm(汽化层深度0.12μm);温度随时间变化率高达107K.s-1~108K.s-1,温度梯度大约109K.m-1;模拟结果与实验结果基本吻合。实验结果表明:经强流脉冲电子束轰击后,热障涂层性能得到改善,有利于热障涂层在工业中的应用。 展开更多
关键词 强流脉冲电子束(HcPEB) 热障涂层(tbcs) 数值模拟 晶粒细化
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ZrO_2陶瓷热障涂层显微结构及隔热性能研究 被引量:9
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作者 牟仁德 何利民 +2 位作者 贺世美 陆峰 陶春虎 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2007年第2期29-32,共4页
用电子束物理气相沉积法(EB-PVD)在DZ125高温合金上制备Y2O3部分稳定化的ZrO2(YSZ)陶瓷热障涂层,并用扫描电镜(SEM)观察涂层显微结构。采用激光脉冲法对EB-PVD热障涂层的热扩散系数进行测试。为防止热扩散系数测试时激光穿透ZrO2陶瓷层... 用电子束物理气相沉积法(EB-PVD)在DZ125高温合金上制备Y2O3部分稳定化的ZrO2(YSZ)陶瓷热障涂层,并用扫描电镜(SEM)观察涂层显微结构。采用激光脉冲法对EB-PVD热障涂层的热扩散系数进行测试。为防止热扩散系数测试时激光穿透ZrO2陶瓷层,在试样表面制备不同材料的遮挡层。结果表明,EB-PVD热障涂层呈明显的柱状晶结构,柱状晶垂直于涂层/基体界面。基体的热扩散系数随温度的升高而急剧增加,陶瓷热障涂层的热扩散系数随温度的升高呈下降趋势,但变化幅度不大。室温下陶瓷层的热扩散系数小于基体的1/3,1200℃时约为基体的1/67。试样的激光遮挡层很好解决了激光脉冲法测试涂层热扩散系数时的不稳定性和激光穿透问题。在满足遮挡要求的条件下,遮挡层材料种类对热扩散系数测试无明显影响。 展开更多
关键词 热障涂层(tbcs) 屯子束物理气相沉积(EB—PVD) 隔热性能 激光脉冲法
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混合氧化物对等离子喷涂热障涂层热循环寿命的影响 被引量:8
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作者 董会 杨冠军 +1 位作者 雒晓涛 李长久 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期21-28,共8页
采用梯度热循环试验与理论模型相结合的方式研究了混合氧化物对热障涂层寿命的影响。喷涂态热障涂层系统由Inconel 738基体、冷喷涂沉积的NiCoCrAlTaY粘结层(BC)及大气等离子喷涂制备的ZrO2+Y2O3(8%)陶瓷层组成。在1 150℃空气气氛条件... 采用梯度热循环试验与理论模型相结合的方式研究了混合氧化物对热障涂层寿命的影响。喷涂态热障涂层系统由Inconel 738基体、冷喷涂沉积的NiCoCrAlTaY粘结层(BC)及大气等离子喷涂制备的ZrO2+Y2O3(8%)陶瓷层组成。在1 150℃空气气氛条件下,经过保温20h制备了含有混合氧化物的涂层。每个热循环包括70s的加热,50s的保温及120s的压缩空气冷却。陶瓷层表面最高温度为1 150℃,此时250μm厚的陶瓷层隔热150℃。结果表明:涂层中存在混合氧化物时,其寿命显著降低,且涂层寿命降低程度与混合氧化物和α-Al2O3生长诱发的YSZ应变量,以及混合氧化物的覆盖率有关。与α-Al2O3相比,较高生长速率的混合氧化物易诱发YSZ产生较高的应变,过早地诱发涂层未结合界面扩展、合并,进而导致涂层快速失效。 展开更多
关键词 热障涂层(tbc) 混合氧化物 热生长氧化物(TGO) 梯度热震
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平头压痕试验确定热障涂层弹性模量的方法研究 被引量:4
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作者 许宝星 李立州 +1 位作者 赵彬 岳珠峰 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期72-75,共4页
本文模拟了典型热障涂层(TBC)结构在平头压痕作用下的力学响应,重点研究利用平头压痕法确定TBC涂层弹性模量的方法。研究发现k(单位压入应力下压头的压入位移)不仅与材料的性质有关,还与压头的半径有关。本文提出:通过两个不同尺寸的平... 本文模拟了典型热障涂层(TBC)结构在平头压痕作用下的力学响应,重点研究利用平头压痕法确定TBC涂层弹性模量的方法。研究发现k(单位压入应力下压头的压入位移)不仅与材料的性质有关,还与压头的半径有关。本文提出:通过两个不同尺寸的平压头可以同时确定陶瓷层和粘结层的弹性模量。 展开更多
关键词 热障涂层(tbc) 平头压痕试验 弹性模量 有限元
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常温酸性腐蚀对热障涂层性能的影响 被引量:3
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作者 项民 张琦 骆军华 《装备环境工程》 CAS 2005年第5期59-62,共4页
采用酸性盐雾腐蚀试验对物理气相沉积法制备的热障涂层进行了常温腐蚀,研究了常温酸性盐雾腐蚀对热障涂层的微观形貌以及高温性能的影响。试验结果表明:常温酸性腐蚀使热障涂层表面变得粗糙不平,产生了较大的裂纹。经过150次高温循环氧... 采用酸性盐雾腐蚀试验对物理气相沉积法制备的热障涂层进行了常温腐蚀,研究了常温酸性盐雾腐蚀对热障涂层的微观形貌以及高温性能的影响。试验结果表明:常温酸性腐蚀使热障涂层表面变得粗糙不平,产生了较大的裂纹。经过150次高温循环氧化后,顶层氧化锆晶粒排列疏松,裂纹进一步扩展,中间层——粘结层氧化速度加快,生成了疏松的TGO层。TGO的体积膨胀效应使得陶瓷/粘结层界面结合力降低,缩短了涂层的使用寿命。 展开更多
关键词 热障涂层(tbcs) 循环氧化 酸性盐雾腐蚀 涂层寿命
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传统等离子喷涂热障涂层的裂纹扩展行为 被引量:3
10
作者 董会 姚建洮 +2 位作者 李霄 周勇 张朋辉 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期158-162,共5页
简述了影响等离子喷涂热障涂层失效机制的因素及等离子喷涂热障涂层裂纹的萌生、扩展和合并行为;分析了裂纹尺寸与热障涂层寿命之间的关系;讨论了热障涂层裂纹扩展及其研究趋势。
关键词 热障涂层(tbcs) 裂纹扩展行为 失效模式 大气等离子喷涂(APS)
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换热系数对热机耦合作用下热障涂层性能的影响 被引量:3
11
作者 李志永 鲍蕊 +2 位作者 张建宇 胡浩炬 费斌军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期946-951,共6页
通过有限元计算分析了热机耦合作用下的热障涂层不同的内壁换热系数对涂层系统隔热效果和应力分布的影响,为选择合适的内壁换热系数提供了参考作用.计算结果表明:随着内壁换热系数的增加模型中的温度随之降低,内外壁的温差以非线性曲线... 通过有限元计算分析了热机耦合作用下的热障涂层不同的内壁换热系数对涂层系统隔热效果和应力分布的影响,为选择合适的内壁换热系数提供了参考作用.计算结果表明:随着内壁换热系数的增加模型中的温度随之降低,内外壁的温差以非线性曲线的形式增加;在热氧化生成层附近产生了较大的应力,并且主应力值随着换热系数的增加而增大. 展开更多
关键词 航空、航天推进系统 热障涂层(tbcs) 热氧化生成层(TGO) 换热系数 有限元方法(FEM)
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热障涂层无损检测技术进展 被引量:13
12
作者 刘战伟 朱文颖 +1 位作者 石文雄 谢惠民 《航空制造技术》 2016年第4期43-47,共5页
热障涂层(TBC)是航空航天发动机涡轮叶片的主要防护材料,对其进行表面裂纹缺陷和界面脱粘缺陷的无损检测具有重大意义。对热障涂层的传统检测方法(如渗透检测、涡流检测、超声或超声显微检测等),以及新型红外热成像方法在内的无损检测... 热障涂层(TBC)是航空航天发动机涡轮叶片的主要防护材料,对其进行表面裂纹缺陷和界面脱粘缺陷的无损检测具有重大意义。对热障涂层的传统检测方法(如渗透检测、涡流检测、超声或超声显微检测等),以及新型红外热成像方法在内的无损检测方法进行了介绍和归纳,重点介绍了光激励、涡流激励和超声激励3种主动式红外热成像无损检测技术。其中,对激光扫描热成像法进行了详细介绍,该方法具有非接触、操作简单、灵敏度高、全场范围内检测快速的优点,能够实现宽度为10μm以上的裂纹和直径为1mm以上脱粘缺陷的无损检测;透射式涡流热成像具有识别小于1mm脱粘缺陷的能力。 展开更多
关键词 热障涂层(tbc) 激光扫描热成像法 涡流热成像法 超声热成像法 后处理方法
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面向先进热障涂层的陶瓷材料研究进展 被引量:3
13
作者 耿洪滨 宋艺 +3 位作者 张晓东 梁逸帆 王昊 王铀 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第20期20-35,共16页
热障涂层利用陶瓷层的隔热性和抗腐蚀性可以有效保护航空发动机或陆用燃气轮机中热端部件的合金基体。然而,不断追求更高的服役温度会导致表面涂层的降解、分层和过早失效。为了满足未来先进热障涂层系统的服役需求,必须开发新的陶瓷材... 热障涂层利用陶瓷层的隔热性和抗腐蚀性可以有效保护航空发动机或陆用燃气轮机中热端部件的合金基体。然而,不断追求更高的服役温度会导致表面涂层的降解、分层和过早失效。为了满足未来先进热障涂层系统的服役需求,必须开发新的陶瓷材料。本文综述了近年来先进热障涂层陶瓷材料的研究进展,包括氧化钇部分稳定氧化锆(Yttria partially stabilized zirconia,YSZ)、A_(2)B_(2)O_(7)型化合物、稀土钽酸盐、稀土磷酸盐、高熵稀土陶瓷材料、磁铅石型六铝酸盐氧化物和自愈合材料,分别归纳了它们的性质和性能,总结各种材料现阶段发展的优势和不足,最后展望了热障涂层材料的发展方向,为开发新的热障涂层提供指导。 展开更多
关键词 热障涂层(tbc) 陶瓷材料 氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ) 稀土钽酸盐 高熵稀土陶瓷材料
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铂改性铝化物涂层的应用与发展 被引量:6
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作者 王世兴 李建超 +3 位作者 王秋童 由晓明 郭腾 何箐 《热喷涂技术》 2020年第3期18-29,共12页
作为重要的高温防护涂层或热障涂层的粘结层,扩散型铂改性铝化物涂层(PtAl涂层)在国外已获得批量化应用,自PtAl涂层商业化应用至今约50年时间内,PtAl涂层在制备工艺技术、微观结构和成分控制等方面得到了系统优化和发展,已形成了系列化... 作为重要的高温防护涂层或热障涂层的粘结层,扩散型铂改性铝化物涂层(PtAl涂层)在国外已获得批量化应用,自PtAl涂层商业化应用至今约50年时间内,PtAl涂层在制备工艺技术、微观结构和成分控制等方面得到了系统优化和发展,已形成了系列化涂层。在PtAl涂层技术方面,国内与国外尚存较大的差距,在单晶高温合金发展和燃气涡轮发动机对高性能高温防护涂层需求的驱动下,国内大力开展了PtAl及改性PtAl涂层的研制工作。在此背景下,本文对PtAl涂层的发展、应用、性能特征、Pt的作用机理和最新研究进展进行了综述,并系统介绍了PtAl涂层组织结构特征及其制备技术,最后展望了国内在PtAl涂层发展方向。 展开更多
关键词 铝化物扩散涂层 铂改性铝化物涂层(PtAl) 粘结层 热障涂层(tbcs)
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热冲击环境下涂层/基底界面的微观形貌及元素扩散规律研究
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作者 杨来侠 高伟 +2 位作者 赵晋超 高扬 徐超 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第19期14-21,共8页
针对热障涂层在高温环境中长期服役的需求,研究热障涂层在热冲击环境下涂层/基底界面形貌演变及元素扩散规律。通过自主搭建的石英灯加热平台对热障涂层进行热冲击试验。利用SEM和EDS对热冲击后涂层/基底界面的微观形貌及元素分布进行分... 针对热障涂层在高温环境中长期服役的需求,研究热障涂层在热冲击环境下涂层/基底界面形貌演变及元素扩散规律。通过自主搭建的石英灯加热平台对热障涂层进行热冲击试验。利用SEM和EDS对热冲击后涂层/基底界面的微观形貌及元素分布进行分析,利用Boltzmann-Matano扩散模型计算了涂层/基底界面Al元素的扩散系数。结果表明,沉积态的热障涂层中黏结层(BC)主要由β和γ相组成,并且在涂层/基底界面已经出现扩散区;随着热冲击试验的进行,Al元素快速消耗致使BC层和基底间Al元素浓度梯度转变,Al元素开始向外扩散,部分拓扑密堆(TCP)相中富集的难熔元素可以重新固溶到基底中,最终各元素在界面区的分布逐渐均匀;Al元素的扩散系数在热冲击试验开始前为正值,到600次热冲击循环后为负值,且扩散系数的最大值均出现在涂层/基底界面处,距离界面越大,扩散系数就越低。 展开更多
关键词 热障涂层(tbcs) 热冲击 元素扩散 扩散系数 拓扑密堆相(TCP)
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等离子喷涂双相复合结构顶层热障涂层的研究 被引量:2
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作者 张东博 于越 +1 位作者 赵中昱 田忠原 《热喷涂技术》 2020年第3期38-43,69,共7页
热障涂层(TBCs)是燃气轮机等设备的高温部件上不可缺少的防护技术。La2Zr2O7是最具潜力的顶层材料,但其韧性差等问题限制了其应用。本研究采用双相复合陶瓷技术对La2Zr2O7进行改性,以LaPO4与La2Zr2O7的双相复合材料为热障涂层顶层材料... 热障涂层(TBCs)是燃气轮机等设备的高温部件上不可缺少的防护技术。La2Zr2O7是最具潜力的顶层材料,但其韧性差等问题限制了其应用。本研究采用双相复合陶瓷技术对La2Zr2O7进行改性,以LaPO4与La2Zr2O7的双相复合材料为热障涂层顶层材料。采用机械混合和喷雾造粒技术制备双相陶瓷材料,利用等离子喷涂的方法制备双相陶瓷顶层。通过热循环和冲蚀实验检测双相复合涂层的性能。利用X射线衍射仪(XRD)检测涂层的相结构,利用扫描电镜(SEM)检测涂层的表面和剖面形貌。结果表明,双相复合结构涂层表面微细裂纹增多,粗大裂纹减少,裂纹会产生曲折和分叉。LaPO4的加入提高了双相陶瓷材料的韧性和断裂强度,和单相La2Zr2O7涂层相比,双相陶瓷涂层在冲蚀过程中失重较少。 展开更多
关键词 热障涂层(tbcs) 双相复合陶瓷顶层 热循环 微裂纹 韧性
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热障涂层在CMAS环境下的失效与防护 被引量:24
17
作者 杨姗洁 彭徽 郭洪波 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期43-51,共9页
随着航空发动机工作温度的提升,一种主要化学成分为CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2(简称CMAS)的环境沉积物对发动机叶片热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)的危害越来越严重,一方面导致叶片表面气膜冷却孔堵塞,降低冷效,改变叶片温度场和... 随着航空发动机工作温度的提升,一种主要化学成分为CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2(简称CMAS)的环境沉积物对发动机叶片热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)的危害越来越严重,一方面导致叶片表面气膜冷却孔堵塞,降低冷效,改变叶片温度场和应力场;另一方面,引起叶片TBCs服役寿命大幅度下降。如何解决叶片TBCs表面CMAS吸附和渗透的问题对于高性能航空发动机的研制非常关键,也是目前TBCs研究领域的难点。本文重点阐述了TBCs在CMAS环境下的热化学、密实、相变等失效机理,并简述了国际上目前一些如涂层组织结构优化、添加阻渗层和牺牲层等解决CMAS问题的方法。 展开更多
关键词 热障涂层(tbcs) CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS) 失效机理 防护
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热障涂层在线/离线磷光温度测量技术研究进展 被引量:2
18
作者 杨丽霞 付雅婷 +4 位作者 赵晓峰 陈照峰 彭迪 牟仁德 刘德林 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期71-81,共11页
精确测量涡轮叶片表面热障涂层温度对航空发动机和地面燃气轮机设计和研制具有极其重要的意义。近年来,基于热像磷光材料磷光特性的热障传感涂层在线测温技术与热历史磷光涂层离线测温技术得到了迅猛发展。前者通过在线测量高温下磷光... 精确测量涡轮叶片表面热障涂层温度对航空发动机和地面燃气轮机设计和研制具有极其重要的意义。近年来,基于热像磷光材料磷光特性的热障传感涂层在线测温技术与热历史磷光涂层离线测温技术得到了迅猛发展。前者通过在线测量高温下磷光信号来获取实时温度信息,后者通过离线测量经高温服役后的磷光材料不可逆磷光信号变化来获取服役温度信息。这两项技术都适用于高温、高腐蚀环境下热障涂层非干涉、非接触式和高精度温度测量,具有广阔的应用前景。从热障涂层在线/离线测温原理与方法、磷光材料与制备及应用3个方面详细介绍了热障涂层在线/离线测温技术的研究现状与技术特点,并对这两种技术的发展进行了展望。 展开更多
关键词 热障涂层(tbcs) 在线/离线温度测量 磷光 稀土离子 热障传感涂层 热历史传感器
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不同钇含量氧化锆基热障涂层材料CMAS腐蚀行为研究 被引量:1
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作者 张晗 王晶 +3 位作者 陆杰 陈小龙 黄轶男 赵晓峰 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第17期46-56,共11页
系统研究了不同YO1.5含量掺杂氧化锆基材料(8YSZ、20YSZ、38YSZ、55YSZ)以及纯氧化钇材料(Y_(2)O_(3))在1300℃下的CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(CMAS)腐蚀行为。结果表明,不同钇含量氧化锆基材料表现出具有显著差异的CMAS腐蚀行为。对... 系统研究了不同YO1.5含量掺杂氧化锆基材料(8YSZ、20YSZ、38YSZ、55YSZ)以及纯氧化钇材料(Y_(2)O_(3))在1300℃下的CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(CMAS)腐蚀行为。结果表明,不同钇含量氧化锆基材料表现出具有显著差异的CMAS腐蚀行为。对于YO1.5含量较低的8YSZ与20YSZ而言,腐蚀行为由溶解-再析出及晶界腐蚀所主导,前者析出小球颗粒ZrO_(2),后者的析出物则是直接沉积在原始ZrO_(2)表面形成核壳结构;随着YO1.5含量的增加,腐蚀行为逐渐转变成反应腐蚀,38YSZ以及55YSZ与CMAS熔盐快速反应结晶,形成一层连续致密、含磷灰石相的保护层,能够有效阻挡CMAS熔盐的进一步侵蚀,并且55YSZ所形成的保护层中磷灰石相的体积分数更多,抗CMAS腐蚀能力更佳;纯Y_(2)O_(3)样品也能与CMAS熔盐快速反应,从而形成一层致密的纯磷灰石层,抗CMAS腐蚀能力良好。因此,可以通过调控氧化锆基材料中的钇含量,从而调控热障涂层抗CMAS腐蚀能力。 展开更多
关键词 热障涂层(tbcs) CMAS腐蚀 氧化钇掺杂氧化锆 磷灰石 陶瓷材料
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PS-PVD制备YSZ热障涂层的CMAS腐蚀行为研究 被引量:1
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作者 严刚 刘伟 +4 位作者 罗俊辉 谷凯凯 李聪 杨丽 周益春 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第17期57-63,共7页
热障涂层(TBCs)广泛应用于先进航空发动机热端部件,有效延长了发动机热端部件的服役寿命,成为先进航空发动机必不可少的热防护材料。但在服役过程中一些大气沉积物CMAS加热后变为熔融体吸附在热障涂层表面,并沿着孔隙和裂纹等缺陷渗透... 热障涂层(TBCs)广泛应用于先进航空发动机热端部件,有效延长了发动机热端部件的服役寿命,成为先进航空发动机必不可少的热防护材料。但在服役过程中一些大气沉积物CMAS加热后变为熔融体吸附在热障涂层表面,并沿着孔隙和裂纹等缺陷渗透至涂层内部,诱导涂层过早失效。采用等离子-物理气相沉积技术(PS-PVD)制备YSZ热障涂层,利用XRD、SEM等表征手段,对不同腐蚀时间的涂层物相成分、微观结构进行了表征。研究结果表明,YSZ涂层在1250℃下经过CMAS腐蚀后发生了相变;随着腐蚀时间的增加,CMAS沉积物会沿着热障涂层类柱状晶间隙渗透至内部,导致涂层结构出现疏松,并且在陶瓷层上部区域出现了类柱状晶断裂现象,涂层宏观表现为部分陶瓷层剥落;腐蚀8 h后陶瓷层部分区域出现了类柱状晶从粘结层上整体剥离;CMAS渗透深度随腐蚀时间的增加不断加大,在腐蚀3 h内其渗透速度相对较快,腐蚀3 h以后其渗透速度会相对变得缓慢。 展开更多
关键词 等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD) 热障涂层(tbcs) CMAS腐蚀 渗透速度 失效行为
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