熱障涂層廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件,降低基底表面溫度,從而延長(zhǎng)器件壽命、降低燃油消耗以提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。然而航空發(fā)動(dòng)機(jī)在服役過程中,不可避免的攝入空氣中的鈣鎂鋁硅氧化物顆粒（CMAS）,這些顆粒在高溫下熔融附著在熱障涂層表面,并沿孔隙和微裂紋等滲入涂層內(nèi)部,導(dǎo)致涂層的成分、結(jié)構(gòu)和性能等退化,最終涂層剝落失效。目前應(yīng)用最廣泛的7YSZ熱障涂層材料極易遭到CMAS的腐蝕破壞,因此,有必要研究如何提高熱障涂層抗CMAS腐蝕能力,同時(shí)不損害涂層本身其他優(yōu)異性能。基于此,本文通過Al₂O₃和TiO₂對(duì)YSZ自身進(jìn)行改性,對(duì)涂層成分設(shè)計(jì)、力學(xué)性能和抗CMAS腐蝕機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的研究。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:（1）設(shè)計(jì)添加不同Al₂O₃和TiO₂含量的YSZ涂層材料成分,研究材料的相組成、CMAS高溫腐蝕情況以及改性前后材料的熱學(xué)性能。結(jié)果表明,CMAS腐蝕破壞造成7YSZ微觀結(jié)構(gòu)分層,并發(fā)生t-m相變。通過Al₂O₃和TiO<... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

典型熱障涂層體系的結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1.2 氧化釔-氧化鋯相圖[19]中可以看出，當(dāng) Y2O3含量較低的時(shí)候，YSZ 在降溫變，這對(duì)于涂層的安全應(yīng)用是不利的；但是 Y2O3的存在，c 相 ZrO2的斷裂韌性比 t 相 ZrO2低得多，在裂，引起事故[20]。目前應(yīng)用的 7YSZ 材料在涂層的卻速度，這時(shí) YSZ 形成一種新的非轉(zhuǎn)變型四方 t′相達(dá)到 1200°C 時(shí)也能夠保持相穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生相轉(zhuǎn)變 7YSZ 涂層的熱導(dǎo)率在服役過程中隨溫度的變化很。然而，YSZ 涂層在更高溫度使用時(shí)，展現(xiàn)出了一層在高溫下容易發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象，這將導(dǎo)致涂層的楊這將造成涂層的應(yīng)變?nèi)菹藿档秃透魺嵝Ч档�，影響，找尋新的替�?YSZ 作為熱障涂層的材料成為了研戰(zhàn)。目前，文獻(xiàn)報(bào)道部分稀土氧化物有望成為新一代多數(shù)熱導(dǎo)率較 YSZ 低，熱穩(wěn)定性比 YSZ 好，能夠在

APS)、電子束物理氣相沉積(Electron Beam Physical Vapor Deposition: EB-PVD)、爆炸噴涂、化學(xué)氣相沉積、超音速火焰噴涂、等離子噴涂-物理氣相沉積、懸浮液等離子噴涂等[12]。大氣等離子噴涂和電子束物理氣相沉積方法是目前制備熱障涂層最常用的方法，下面將詳細(xì)介紹：大氣等離子噴涂由于其操作簡(jiǎn)單、工業(yè)成本較低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于熱障涂層的制備。APS 涂層制備過程如圖 1.3(a)所示[27]。等離子噴涂是利用等離子將陶瓷粉末加熱到融化或者半融化狀態(tài)后，隨高速焰流噴涂到材料表面，形成板條狀結(jié)構(gòu)的熱障涂層[27]。控制等離子噴涂工藝參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)涂層性能的控制，APS涂層微觀結(jié)構(gòu)如圖 1.3(b)所示，APS 涂層具有多孔、板條狀結(jié)構(gòu)，并且板條與板條之間的微裂紋清晰可見。APS 方法制備的涂層熱導(dǎo)率低，這主要是依賴于涂層的高孔隙率和層狀結(jié)構(gòu)[28]。APS 制備的涂層也有一定的缺陷，如應(yīng)變?nèi)菹薜停菀资艿經(jīng)_蝕破壞，板條邊界低的韌性容易成為裂紋萌生位置[29]。此外，APS涂層沒有化學(xué)鍵合到粘結(jié)層上，并且制備前表面通常采用粗糙化處理以增加粘結(jié)性能，這可能導(dǎo)致額外的失效可能性[30]。因此，優(yōu)化 APS 涂層性能還有待進(jìn)一步研究。(b)(a)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3365703