等離子噴涂-物理氣相沉積制備熱障涂層對(duì)氣膜冷卻孔的影響
發(fā)布時(shí)間：2020-01-19 14:48
【摘要】：目的研究等離子噴涂-物理氣相沉積(PS-PVD)制備熱障涂層過(guò)程中影響氣膜冷卻孔堵塞情況的因素。方法采用等離子噴涂-物理氣相沉積技術(shù),以團(tuán)聚燒結(jié)的ZrO_2-7%Y_2O_3(7YSZ)為原料,在預(yù)制有氣膜冷卻孔的高溫合金板基體上制備熱障涂層,研究了氣膜冷卻孔的孔角度、孔徑大小等參數(shù)在熱障涂層制備過(guò)程中對(duì)氣膜孔堵塞情況的影響。結(jié)果當(dāng)氣膜冷卻孔的孔徑控制為0.85 mm時(shí),30°、60°、90°氣膜冷卻孔的孔徑收縮率分別為19.01%、14.50%、14.86%,孔徑收縮率隨角度的增大而減小,一定程度后保持穩(wěn)定�？變�(nèi)部涂層結(jié)構(gòu)與表面涂層結(jié)構(gòu)一致,都為柱狀結(jié)構(gòu)涂層。當(dāng)氣膜冷卻孔的角度控制為30°時(shí),孔徑為1.0、1.3、15 mm的氣膜冷卻孔的孔徑收縮率分別為36.40%、31.70%、24.45%,孔徑收縮率隨孔徑的增大而減小。涂層在孔內(nèi)的分布深度隨孔徑大小的增大而增大。結(jié)論氣膜冷卻孔的角度會(huì)影響PS-PVD熱障涂層的沉積效率,從而影響孔徑收縮率。氣膜冷卻孔的孔徑不影響PS-PVD熱障涂層的沉積效率,但會(huì)影響孔徑收縮率。
【圖文】：
坌蚊玻囫餿唇峁溝耐坎閽誑卓?和孔內(nèi)沉積，氣膜孔的孔徑有不同程度的減小，圖1a、1b、1c分別為30°、60°和90°氣膜孔截面。30°、60°和90°氣膜孔的孔徑收縮率分別為19.01%、14.50%和14.86%（如表4所示），表明0.85mm的氣膜孔采用PS-PVD制備熱障涂層，孔徑收縮率小于20%。圖2為不同角度氣膜孔的孔徑收縮率變化趨勢(shì)，可知30°孔的收縮率最大，堵塞情況最嚴(yán)重；隨角度的增大，孔徑收縮率逐漸減小，達(dá)到一定水平后保持穩(wěn)定。分析認(rèn)為，當(dāng)氣膜孔角度較小時(shí)，孔口的幾何形狀更有利于等離子體射流中的氣相分子附著、沉積圖11#、2#、3#氣膜冷卻孔用PS-PVD制備7YSZ涂層后的微觀形貌Fig.1Micro-topographyoffilmcoolingholesafterspraying7YSZcoatingbyPS-PVD
·24·表面技術(shù)2017年8月表41#、2#、3#氣膜冷卻孔的孔徑收縮率Tab.4Percentageofcontractionofdiameterwith1#,2#and3#filmcoolingholeNum-berDiameter/μmThickness/μmContractionPri-maryafterHVOFafterPS-PVDBCTCDiame-ter/μmPercen-tage/%1#8558086924611616219.012#863780738834212514.503#875810745656513014.86圖2孔徑收縮率趨勢(shì)Fig.2Trendchartofdiametercontraction并形成涂層。隨角度的增大，氣膜孔的結(jié)構(gòu)使等離子體射流中的部分氣相分子能夠穿孔而過(guò)，而不是在孔口位置附著和沉積，導(dǎo)致沉積效率降低，涂層厚度相較于小角度孔更薄，孔徑收縮率因此也更校氣膜孔角度的改變影響了涂層的沉積效率，從而影響了氣膜孔的孔徑收縮率。由PS-PVD制備所得到的熱障涂層為柱狀結(jié)構(gòu)，在平整基體表面沉積的厚度較為均一，如圖1所示。在氣膜孔的孔口和孔內(nèi)位置，由于基體幾何條件的改變，涂層的沉積條件不同于平面位置。角度的存在增大了沉積面積，從而使孔口和孔內(nèi)的涂層厚度比平面位置薄，且位置越深入孔內(nèi)，氣相分子越難以沉積，涂層厚度越保氣膜孔的角度越大，孔內(nèi)涂層變薄的趨勢(shì)越快，如圖1所示。但是由于孔內(nèi)和平面涂層的沉積方式一致，所以孔內(nèi)涂層結(jié)構(gòu)和平面位置同樣為柱狀結(jié)構(gòu)。圖3為2#氣膜冷卻孔內(nèi)部的涂層形貌，，可以看出與圖1中平面位置結(jié)構(gòu)相似，明顯不同于等離子噴涂所形成的層片狀結(jié)構(gòu)。2.2孔徑對(duì)氣膜冷卻孔堵塞情況的影響圖4為角度30°、不同孔徑的氣膜孔經(jīng)過(guò)PS-PVD制備熱障涂層后的微觀形貌。圖4a、4b、4c分別為4#、5#、6#氣膜孔截面。4#、5#、6#氣膜孔的孔徑收縮率分別為36.4%、31.7%、25.45%，如表5所示。由前面
本文編號(hào)：2571113
【圖文】：
坌蚊玻囫餿唇峁溝耐坎閽誑卓?和孔內(nèi)沉積，氣膜孔的孔徑有不同程度的減小，圖1a、1b、1c分別為30°、60°和90°氣膜孔截面。30°、60°和90°氣膜孔的孔徑收縮率分別為19.01%、14.50%和14.86%（如表4所示），表明0.85mm的氣膜孔采用PS-PVD制備熱障涂層，孔徑收縮率小于20%。圖2為不同角度氣膜孔的孔徑收縮率變化趨勢(shì)，可知30°孔的收縮率最大，堵塞情況最嚴(yán)重；隨角度的增大，孔徑收縮率逐漸減小，達(dá)到一定水平后保持穩(wěn)定。分析認(rèn)為，當(dāng)氣膜孔角度較小時(shí)，孔口的幾何形狀更有利于等離子體射流中的氣相分子附著、沉積圖11#、2#、3#氣膜冷卻孔用PS-PVD制備7YSZ涂層后的微觀形貌Fig.1Micro-topographyoffilmcoolingholesafterspraying7YSZcoatingbyPS-PVD
·24·表面技術(shù)2017年8月表41#、2#、3#氣膜冷卻孔的孔徑收縮率Tab.4Percentageofcontractionofdiameterwith1#,2#and3#filmcoolingholeNum-berDiameter/μmThickness/μmContractionPri-maryafterHVOFafterPS-PVDBCTCDiame-ter/μmPercen-tage/%1#8558086924611616219.012#863780738834212514.503#875810745656513014.86圖2孔徑收縮率趨勢(shì)Fig.2Trendchartofdiametercontraction并形成涂層。隨角度的增大，氣膜孔的結(jié)構(gòu)使等離子體射流中的部分氣相分子能夠穿孔而過(guò)，而不是在孔口位置附著和沉積，導(dǎo)致沉積效率降低，涂層厚度相較于小角度孔更薄，孔徑收縮率因此也更校氣膜孔角度的改變影響了涂層的沉積效率，從而影響了氣膜孔的孔徑收縮率。由PS-PVD制備所得到的熱障涂層為柱狀結(jié)構(gòu)，在平整基體表面沉積的厚度較為均一，如圖1所示。在氣膜孔的孔口和孔內(nèi)位置，由于基體幾何條件的改變，涂層的沉積條件不同于平面位置。角度的存在增大了沉積面積，從而使孔口和孔內(nèi)的涂層厚度比平面位置薄，且位置越深入孔內(nèi)，氣相分子越難以沉積，涂層厚度越保氣膜孔的角度越大，孔內(nèi)涂層變薄的趨勢(shì)越快，如圖1所示。但是由于孔內(nèi)和平面涂層的沉積方式一致，所以孔內(nèi)涂層結(jié)構(gòu)和平面位置同樣為柱狀結(jié)構(gòu)。圖3為2#氣膜冷卻孔內(nèi)部的涂層形貌，，可以看出與圖1中平面位置結(jié)構(gòu)相似，明顯不同于等離子噴涂所形成的層片狀結(jié)構(gòu)。2.2孔徑對(duì)氣膜冷卻孔堵塞情況的影響圖4為角度30°、不同孔徑的氣膜孔經(jīng)過(guò)PS-PVD制備熱障涂層后的微觀形貌。圖4a、4b、4c分別為4#、5#、6#氣膜孔截面。4#、5#、6#氣膜孔的孔徑收縮率分別為36.4%、31.7%、25.45%，如表5所示。由前面
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1 陳偉;董若凌;施紅輝;張曉東;沈偉杰;;冷卻孔復(fù)合角和排列方式綜合作用對(duì)平板氣膜冷卻效果的影響[J];浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期
2 ;DMC-2型電脈沖機(jī)床[J];航空工藝技術(shù);1977年04期
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