【摘要】：提高發(fā)動機(jī)渦輪前的進(jìn)口溫度是航空發(fā)動機(jī)獲得更大推重比的關(guān)鍵,為此需要進(jìn)一步提高航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片和燃燒室的抗高溫能力。提高航空發(fā)動機(jī)抗高溫能力的主要途徑之一是:在基體合金的表面上涂覆熱障涂層(TBC)。目前應(yīng)用最成熟的是“MCrAlY金屬粘結(jié)層+Y2O3穩(wěn)定的ZrO2(YSZ)陶瓷面層”的雙層結(jié)構(gòu)熱障涂層體系。這項技術(shù)在應(yīng)用過程中存在著一定的問題,其中發(fā)生頻率最高、影響最顯著的是熱循環(huán)過程中陶瓷面層的早期剝落,這會導(dǎo)致熱障涂層壽命不可靠,成為熱障涂層在應(yīng)用過程中亟需解決的問題。本論文在“冷凍澆注”的工藝基礎(chǔ)上,以叔丁醇作為液相介質(zhì),制備具有縱向通孔結(jié)構(gòu)的陶瓷面層。討論了縱向通孔結(jié)構(gòu)陶瓷的形成過程,并從氣孔率、抗壓強(qiáng)度和收縮性能方面對其進(jìn)行了評價。通過調(diào)整工藝參數(shù),制備出孔徑分布均勻、孔徑尺寸大且抗壓強(qiáng)度較高的YSZ陶瓷涂層。通過調(diào)節(jié)料漿的固含量、冷凍澆注溫度和燒結(jié)成型溫度,研究了固含量、冷凍澆注溫度和燒結(jié)成型溫度對YSZ陶瓷的孔隙率、抗壓強(qiáng)度、孔徑尺寸和收縮率以及其顯微結(jié)構(gòu)形貌的影響。實驗制備的陶瓷涂層孔徑分布均勻,孔隙率在30%~75%之間,相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度為31~3MPa。另一方面,結(jié)合高溫重熔和等離子噴涂技術(shù),制備縱向結(jié)構(gòu)熱障涂層,并與APS方法制備的熱障涂層分別對其顯微硬度、界面斷裂韌性、隔熱性能和熱循環(huán)壽命進(jìn)行對比測試分析。實驗結(jié)果表明,縱向結(jié)構(gòu)熱障涂層具有較低的顯微硬度和較大的斷裂韌性,涂層的抗脆性斷裂能力較好。由于縱向結(jié)構(gòu)熱障涂層內(nèi)部有閉孔的存在,而空氣的熱導(dǎo)率特別小,在高溫下其熱阻比APS制備的涂層大一個數(shù)量級,即隔熱性能更好。另外,縱向結(jié)構(gòu)熱障涂層能夠釋放在熱循環(huán)過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力,減緩了陶瓷面層和粘結(jié)層界面處的應(yīng)力累積,所以其抗熱震性能更好,即熱循環(huán)壽命更高。
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.453

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2672521