GH4169高溫合金是制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)中渦輪盤和葉片的主要材料。熱障涂層對(duì)進(jìn)一步提高高溫合金的使用溫度,延長(zhǎng)服役壽命和降低燃油損耗方面都起到了重要的作用。目前廣泛使用等離子噴涂技術(shù)來制備熱障涂層,為了解決等離子噴涂后涂層表面存在較多孔隙和裂紋的問題,本課題在制備好的等離子噴涂熱障涂層表面,利用射頻磁控濺射技術(shù)制備一層金屬Al層,從而形成一種復(fù)合熱障涂層,來進(jìn)一步提高涂層的抗氧化和耐腐蝕性能。采用SEM、EDS、XRD等材料測(cè)試方法,比較分析最佳工藝下制備的兩種熱障涂層的表面、截面形貌,元素分布及表面相組成,并對(duì)制備得到的涂層進(jìn)行一系列力學(xué)性能測(cè)試。研究比較了等離子噴涂熱障涂層和YSZ/Al復(fù)合熱障涂層在不同溫度下的高溫氧化行為,并分析兩者的氧化機(jī)理;還研究比較了等離子噴涂熱障涂層和YSZ/Al復(fù)合熱障涂層在熔融態(tài)CMAS環(huán)境下不同時(shí)間的腐蝕行為,并分析了兩者的腐蝕機(jī)理。結(jié)果表明:（1）最佳工藝下制備的等離子噴涂熱障涂層厚度約為300μm,YSZ/Al復(fù)合涂層厚度約為310μm,涂層間結(jié)合良好,元素沿著涂層厚度方向過渡均勻;YSZ/Al復(fù)合熱障涂層表面平整無起伏,沒有明顯的孔洞和裂紋;等離... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

在大多數(shù)的實(shí)際應(yīng)用都采用這種結(jié)構(gòu)。但由于熱障涂層間的熱膨脹系數(shù)差距不可避免，所以在加熱和冷卻的過程中容易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，對(duì)涂層的壽命和可靠性帶來影響。為了改善熱膨脹系數(shù)不匹配的問題，多層熱障涂層得到了研究和發(fā)展。如圖1.2（b）所示，多層結(jié)構(gòu)由封阻層、陶瓷隔熱層、氧阻擋層、粘結(jié)層組成，每一層都對(duì)應(yīng)不同的防護(hù)功能。封阻層主要用于阻擋空氣及航空燃料中的腐蝕產(chǎn)物對(duì)涂層的侵蝕，氧阻擋層主要用來阻礙氧原子在涂層中的進(jìn)一步擴(kuò)散。具有多層結(jié)構(gòu)的熱障涂層雖然得到了廣泛認(rèn)可和關(guān)注，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所造成的涂層內(nèi)部的熱力學(xué)問題更為復(fù)雜，同時(shí)制備技術(shù)難、成本高、周期長(zhǎng)，該類型的熱障涂層并未能實(shí)際投入生產(chǎn)和使用[23]。隨著材料科學(xué)和制造技術(shù)的發(fā)展，具有梯度結(jié)構(gòu)的熱障涂層逐漸進(jìn)入人們的視野，如圖1.2（c）所示。在梯度涂層中

[41]。圖1.4 等離子噴涂原理圖（2）電子束-物理氣相沉積（EB-PVD）電子束物理氣相沉積技術(shù)發(fā)展與上世界80年代，主要工作原理是在真空狀態(tài)下，電子槍射出電子束，通過高能量密度的電子束轟擊材料靶材并使其蒸發(fā)氣化，從而使材料蒸氣沉積到基體上形成涂層。EB-PVD技術(shù)所制得的涂層是柱狀晶結(jié)構(gòu)[42]，晶體間由于是冶金結(jié)合，所以晶體間結(jié)合牢固穩(wěn)定，在高溫工作環(huán)境下能保持穩(wěn)定的性能，經(jīng)受住熱膨脹帶來的內(nèi)應(yīng)力變化，從而能夠極大程度的改善熱疲勞性能，其熱循環(huán)壽命約為APS的8到10倍。相比于傳統(tǒng)的APS技術(shù)，EB-PVD技術(shù)制備的涂層表面更加光滑，涂層不會(huì)受到污染，沉積速率高，工藝重復(fù)性好且涂層質(zhì)量穩(wěn)定。但是由于其制作成本高

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)狀及未來發(fā)展綜述[J]. 焦華賓,莫松.  航空制造技術(shù). 2015(12)

博士論文
[1]等離子噴涂納米陶瓷熱障涂層組織與性能研究[D]. 王文權(quán).吉林大學(xué) 2005

碩士論文
[1]高溫?zé)Y(jié)和CMAS腐蝕對(duì)APS熱障涂層微觀組織結(jié)構(gòu)影響的比較[D]. 吳誼友.湘潭大學(xué) 2017
[2]γ-TiAl合金表面NiCoCrAlY/ZrO2復(fù)合鍍層高溫氧化性能研究及有限元分析[D]. 陸海峰.南京航空航天大學(xué) 2017
[3]GH4169合金表面激光重熔等離子噴涂ZrO2-8%Y2O3熱障涂層的高溫性能研究[D]. 黃彪子.南京航空航天大學(xué) 2017
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[5]CMAS腐蝕對(duì)熱障涂層中氧化鋯相穩(wěn)定性的影響[D]. 閆波.湘潭大學(xué) 2016
[6]等離子噴涂熱障涂層的氧化行為及失效分析[D]. 王迎亞.沈陽工業(yè)大學(xué) 2015
[7]Ti2AlNbO相合金表面Al/Al2O3熱防護(hù)涂層性能研究[D]. 楊晶晶.南京航空航天大學(xué) 2014
[8]利用磁控濺射制備薄膜的研究[D]. 喬愛肖.河北科技大學(xué) 2013
[9]CMAS對(duì)熱障涂層影響的研究[D]. 曹健.華北電力大學(xué) 2013
[10]Y2O3-ZrO2熱障涂層高溫氧化、腐蝕及抗熱震性能研究[D]. 張佐伊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



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