熱障涂層(thermal barrier coatings TBCs)可以保護燃氣輪機內(nèi)部位于熱區(qū)的金屬部件免受高溫氣體的破壞。然而燃氣輪機在服役過程中有時會將成分為鈣-鎂-鋁-硅酸鹽(calcium-magnesium-alumino-silicates,CMAS)的碎屑吸入到發(fā)動機內(nèi)部,其中一部分碎屑會沉積在熱障涂層表面,這些硅酸鹽沉積物會在高溫下熔化然后滲入到涂層內(nèi)部進而對涂層進行腐蝕。盡管對CMAS腐蝕退化機理已經(jīng)開展了大量研究,但對于有些退化機理的理解仍然還不足,例如大氣等離子噴涂(air plasma spray,APS)熱障涂層在CMAS腐蝕后出現(xiàn)的屈曲(buckling)失效現(xiàn)象。此外,盡管已經(jīng)提出了很多解決CMAS問題的策略,但到目前為止,還沒有一種方案既可解決CMAS腐蝕問題又可滿足熱障涂層的性能要求,因此有必要繼續(xù)研發(fā)新的抗CMAS策略。本文首先研究了大氣等離子噴涂熱障涂層因CMAS腐蝕導(dǎo)致的屈曲失效機制,然后研究了氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(yttria stabilized zirconia,YSZ)塊體材料和典型的大氣等離子噴涂熱障涂層內(nèi)的孔洞在CMAS腐蝕過程中的孔...

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1燃氣輪機、被熱障涂層覆蓋的葉片及典型熱障涂層系統(tǒng)的橫截面掃描電子顯微鏡（scanningelectronmicroscopy,SEM）圖像[2]

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論3后續(xù)部分將先介紹熱障涂層系統(tǒng)，包括涂層的組成、常用的制備技術(shù)及主要的失效機制；然后介紹熱障涂層的CMAS腐蝕現(xiàn)象及一些防護方法；最后介紹選題的意義及主要研究內(nèi)容。1.2熱障涂層1.2.1熱障涂層的組成如圖1.1[2]所示，傳統(tǒng)的熱障涂層通常由四....

圖1.2（a）電子束物理氣相沉積熱障涂層和（b）大氣等離子噴涂熱障涂層的橫截面SEM圖

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論8圖1.2（a）電子束物理氣相沉積熱障涂層和（b）大氣等離子噴涂熱障涂層的橫截面SEM圖Figure1.2Cross-sectionalSEMimagesshowingthetypicalmicrostructuresof(a)anEBPVDTB....

圖1.3橫截面SEM圖：（a）致密的CMAS層[18]，（b）多孔的CMAS層[7]

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論14除了對熱障涂層的退化有影響，CMAS的沉積會堵塞冷卻孔[73]，這可能引起局部溫度過高進而導(dǎo)致涂層過早失效；這里需要注意的是，堵塞冷卻孔的問題不能通過提高熱障涂層的性能來解決，因此需要其他方案。1.3.4.3沉積物的結(jié)構(gòu)對發(fā)動機上取出下來的退....

圖1.4液體含量-溫度平衡圖：（a）火山灰[75]，（b）沙子和塵土[75,92]，（c）不含NaO0.5和KO0.5的碎屑Figure1.4Equilibriumliquidcontentasafunctionoftemperaturefor(a)volcanicashes[75],(b)

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論1.3.5CMAS沉積物的熔化行為在CMAS碎屑沉積到熱障涂層表面后，如果涂層表面的溫度超過沉積物的熔點，這些沉....

本文編號：3925285