重型燃气轮机用La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7/YSZ双层热障涂层热循环性能研究

重型发电燃气轮机低排放、高效率的发展目标,要求燃气轮机透平的进气温度不断提高。热障涂层作为保护金属热端部件的重要手段,是实现这一目标的关键技术之一。目前世界上最先进的J级燃气轮机的透平进口温度已经达到1600℃,热端部件表面温度超过1250℃,传统的YSZ热障涂层已经不能满足这一发展需求,因此迫切需要开发温度更高、热导率更低的新型热障涂层。本文对La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7(以下简称LZ7C3)热障涂层在重型发电燃气轮机中的应用进行了初步验证。结果表明,LZ7C3涂层具有比常规YSZ热障涂层更低的热导率(0.79～0.48Wm~(-1)K~(-1),相对传统YSZ涂层下降30%以上),且在1250℃的高温火焰台架试验中表现出优良的热循环寿命( 7370次),具有良好的应用前景。     

纳米 YSZ 热障涂层高温时效过程中组织演变研究

燃气轮机长期运行过程中,热端部件如燃烧室内壁和前级涡轮叶片长期经受高温火焰冲击,涂层材料会产生时效行为。在时效过程中,热障涂层会发生组织演变,影响涂层性能与寿命。本文对一种高纯纳米YSZ热障涂层进行了不同温度的时效考核,研究材料在高温中组织演变行为,并对涂层孔隙率变化规律进行了热动力学分析。结果表明,在高温过程中,YSZ涂层中残留的纳米界面会进一步融合并逐渐演变为微米晶;受热动力学机制支配,涂层中孔隙闭合消损,造成涂层孔隙率下降。另外,本文还统计分析了涂层的相变行为。     

厚热障涂层的失效分析研究

厚热障涂层因具有优异的隔热效果, 在航空发动机热端部件防护上获得应用。 在高温燃气冲蚀环境中服役 后, 致密厚热障涂层呈局部块状剥落而失效。 本文对涂层失效后的截面形貌、 元素分布、 相结构等进行分析。 结 果表明, 涂层失效的主要原因是表面附着物的渗入和焰流冲蚀下致密厚热障涂层内部应力的增加。 采用高能等离 子喷涂制备具有弥散分布裂纹的厚热障涂层有望提高涂层寿命。     

高温热障涂层陶瓷层材料研究进展

热障涂层具有良好的隔热效果和抗高温氧化性能,应用于燃气轮机可以显著提高高温部件的使用温度和寿命。先进航空发动机的发展对热障涂层陶瓷面层材料的防护效果和使用寿命提出了更高的要求。本文综述了掺杂改性氧化锆、烧绿石结构稀土锆酸盐、六铝酸镧、石榴石结构化合物、钙钛矿几种不同新型高温热障涂层的陶瓷材料的研究进展,并在此基础上对热障涂层的发展方向进行了展望。     

三菱重工地面燃气轮机热障涂层研究进展

燃气轮机联合循环热效率的提高,要求涡轮进口温度不断增加。目前,三菱重工(MHI)已经积极参与日本国家项目,通过发展1700℃级燃气轮机,以使联合循环热效率实现达到62%指标。在此国家项目中开发的部分组件技术适用于1600℃级燃气轮机M501J,它具有世界上最高的涡轮进口温度。而热障涂层(TBC)是实现此目标的最关键技术之一。在发展先进的热障涂层中,在MHI工厂中建立名为T点的试验电厂是有必要的。在真实热部件中制备的先进TBC可以在工厂中进行验证,并且运行后的效果可以得到反馈。本文讨论了TBC的开发以及在三菱重工实际电厂中的验证。     

“氧化 - 扩散” 模型在高温合金 -MCrAlY 涂层体系中的应用

燃气轮机中（燃烧室、 涡轮） 高温合金热端部件长期工作在 1000℃及以上的高温环境, 导致部件材料需 要面对高温氧化、 热腐蚀、 高温载荷及力学性能的改变等实际问题。 MCrAlY 涂层在热端部件防护中发挥着重要 作用。 然而, 高温合金 -MCrAlY 涂层体系在高温中会发生元素互扩散、 组织演变等微观现象, 影响着部件高温 性能和使用寿命。 本研究采用 ThermoCalc/DICTRA 软件, 同时耦合了 MCrAlY 合金涂层表面氧化, 建立了高温 合金 - 涂层体系的“氧化 - 扩散” 模型, 成功应用于涂层成分优选与寿命预测。 本研究还总结了热力学计算在高 温合金 /MCrAlY 涂层体系中其他应用     

新型热障涂层材料及其制备技术的研究与发展

热障涂层（thermal barrier coatings，TBCs）能有效的提高航空发动机热端部件的工作温度和使用寿命。目前应用最为广泛的热障涂层材料为氧化钇部分稳定氧化锆（yttria-stabilized zirconia，YSZ），该热障涂层材料在服役温度高于1200℃下会发生相变，严重影响航空发动机的使用寿命和服役安全，难以满足新一代航空发动机的服役要求。本文综述了新型热障涂层材料的研究现状，重点介绍了掺杂改性氧化钇部分稳定氧化锆、烧绿石或萤石结构材料、钙钛矿结构化合物、磁铅石矿结构化合物以及新型黏结层材料的研究进展和发展方向，并论述了热障涂层制备技术的方法原理和优缺点，最后对热障涂层材料和制备方法的发展趋势进行了展望。     

热障涂层材料及其制备技术的研究

在材料科学和技术深入发展的影响下,在提升高温合金工作温度及使用寿命的过程中热障涂层得到了十分广泛的应用,并且热障涂层材料也得以在航空发动机高温端部件的表面防护发挥关键作用.同时,热障涂层材料也会随着使用需求的变化及技术的更新而得到相应的发展,文章针对热障涂层材料,结构以及全新材料应用和具体的制备技术展开了相应的研究.     

氧化铈稳定纳米氧化锆高温性能的研究

等离子喷涂热障涂层技术广泛应用于航空发动机热端部件的高温防护。应用大气等离子喷涂法成功制备了纳米氧化铈氧化钇稳定的氧化锆(CYSZ)涂层,并与常规氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层在1300℃下热处理10小时,研究高温对两种涂层性能的影响,与常规的YSZ涂层相比,CeO2的掺杂使涂层具有更高的稳定性。经过高温处理,CYSZ涂层的相结构没有发生明显变化。显微形貌结果表明,CYSZ涂层没有产生裂纹缺陷,涂层中纳米区域晶粒度随着温度的升高略有增大,这表明了纳米结构的CYSZ涂层具有更优异的高温稳定性。热循环氧化实验结果证明,CYSZ涂层具有更长的热循环寿命以及优异的高温抗氧化性能。     

热持久对YSZ热障涂层隔热性能的影响规律

目前热障涂层（TBCs）作为最先进的高温防护涂层之一,已在发动机涡轮叶片上获得了广泛的应用。本文采用涂层热性能高温环境实验系统对发动机环境叶片涂层热持久实验后YSZ热障涂层的隔热能力开展了研究,获得了实验室环境下YSZ热障涂层长时间工作后隔热性能的变化规律,并从微观组织结构变化规律方面开展了分析。