陶瓷热障涂层的研究

研究了用等离子喷涂工艺制备的不同组分、结构的ＺｒＯ２热障梯度涂层,在２．５马赫、１８００℃、５８００ｋＷ／ｍ＾２的热流冲刷５ｓ后,涂层表面仍较光滑,与烧蚀前无明显差别,更无剥落、崩裂现象,平均每毫米隔热涂层降温约４０２．２℃     

EB-PVD 热障涂层的热循环失效机理

采用电子束物理气相沉积方法(EB—PVD)在NiCrAlY粘结层上沉积Y2O3部分稳定的ZrO2陶瓷层。对样品进行了1050C的热循环实验。结果表明，沉积态陶瓷层表面比较致密．其柱状晶粒簇拥成团，晶粒簇间存在间隙。随着热循环不断进行，陶瓷层表面变得疏松，晶粒簇间距增大，相邻较大的间隙互相连接成微裂纹。并逐渐横向及纵向扩展。1050C循环200次，粘结层氧化物是均匀连续的—薄层，主要由Al2O3组成；循环300次后,出现了NiO、尖晶石等氧化物。根据显微结构观察和EDS、XRD分析结果，提出了EB—PVD热障涂层热循环的失效机理。     

热循环条件下圆柱结构热障涂层系统应力场有限元分析

采用有限元模拟方法,在热循环务件下模拟计算了圆柱结构热障涂层系统应力场的演变情况,分析和讨论了热循环工作温度、陶瓷层厚度对应力场分布的影响.研究发现,在仅考虑热弹性变形的条件下,热循环工作温度和陶瓷层厚度主要影响涂层系统在保温阶段的应力场大小;在每次热循环冷却之后,系统中同一位置的残余应力值相等.对于圆柱体结构的热障涂层系统,由于材料参数不匹配而导致材料的环向应力远大于径向应力数值,因此在后续分析测试中建议重点关注其环向应力的演变.     

热循环作用下圆筒基体热障涂层的失效过程分析

用等离子喷涂的方法在高温合金圆筒上制备热障涂层,通过红外线辐照圆筒外部对试件进行加热以及内部通冷却空气强制冷却的方法对热障涂层系统进行了热循环失效试验。利用有限元工具ABAQUS对热障涂层系统中的瞬时温度场与应力场进行了计算以分析热障涂层的失效原因。计算结果表明,试样处于稳态最高温度时以及降温过程开始的很短时间内,陶瓷层中出现较大的周向拉应力,该应力将导致热障涂层出现表面垂直裂纹;陶瓷层与粘接层界面的径向应力不足以引起界面的开裂,界面的起裂来源于垂直裂纹出现后所带来的边缘效应。     

热障涂层材料

热障涂层可以降低金属基底的温度、提高油料的燃烧温度和燃烧效率,而且还可以防止金属基底的高温腐蚀,在燃气轮机和柴油动力方面都有重要的应用价值。适合于做热障涂层的材料非常有限,它们必须符合一些基本条件:高熔点、在使用温度和室温之间无相变、热膨胀系数与金属基底匹配、热传导率低、与金属基底结合好,等等。具有高熔点的化合物中的元素基本分布在元素周期表中的ⅡA(Be,Mg,Ca)、ⅢA(Al)、ⅢB(Sc,Y,RE)、ⅣB(Zr,Hf),以及C、Si、B、N之间的共价化合物。稀土氧化物的熔点都在2000℃以上、热传导率低、而且化学性质稳定,是重要的热障涂层侯选材料。稀土化合物的热膨胀系数与高温合金不仅接近,而且其随温度的变化趋势与高温合金基本平行。双陶瓷层热障涂层综合利用各种材料的优点,能大大延长涂层的热循环寿命,是热障涂层新结构的一个重要发展方向。     

热障陶瓷涂层的最新发展

综述了现代航空发动机用热障陶瓷涂层的最新发展，着重介绍了双陶瓷层，电子束物理气相沉积（EB－PVD）和溶液等离子喷涂（SPS）纳米热障陶瓷涂层的性能和特点。     

一种新型CMAS耦合条件下热障涂层热循环实验方法

提出一种高温度梯度、燃气加热和CMAS(CaO-MgO-Al2O3-SiO2)沉积条件下热障涂层热循环实验方法,并对1200℃下CMAS沉积物对等离子喷涂热障涂层过早失效的影响因素进行讨论和分析。结果表明:无CMAS耦合条件下,热障涂层热循环寿命为573次;CMAS耦合条件下,热障涂层热循环寿命降低至70次。CMAS渗入会导致陶瓷层表层产生致密层和横向微裂纹增多。CMAS耦合条件下,热障涂层的失效以陶瓷层逐层剥离为主。     

陶瓷／金属高温热障涂层研究进展

在高温恶劣环境下，热障涂层能够长期可靠工作是发展高效燃汽轮机的关键。热障涂层由金属底层和具有较低热导率的陶瓷表面层组成，其失效一般是因金属－陶瓷界面的不稳定而引起，可以通过降低氧的扩散和热应力改善涂层的性能；最后阐述了陶瓷／金属热障涂层的研究前景。     

热循环条件下NiCrAlYSi/YSZ热障涂层层间损伤及元素扩散行为研究

采用真空电弧镀设备制备热障涂层(TBCs)中的NiCrAlYSi金属粘结层,采用电子束物理气相沉积工艺(EB-PVD)制备YSZ陶瓷层,利用带能谱仪的扫描电子显微镜对沉积态和热循环损伤后的热障涂层试样的形貌、组织结构以及元素成分进行分析,研究热障涂层从热循环初期到失效的过程中层间损伤及元素扩散行为.结果表明,随着热循环...     

LaMeAl11O19/YSZ热障涂层热力学性能和热循环寿命

LaMeAl₁₁O₁₉陶瓷具有独特的晶体结构, 优异的热力学性能, 低热导率, 高温相稳定性等特点, 是一类非常有应用前景的热障涂层(TBC)材料。本研究通过大气等离子喷涂(APS)制备了LaMeAl₁₁O₁₉/YSZ (Me=Mg, Cu, Zn)双陶瓷层热障涂层。通过对涂层进行火焰热循环测试并结合扫描电子显微镜、X射线衍射仪等分析技术对涂层进行失效分析。结果表明, LaMgAl₁₁O₁₉ (LMA)、LaZnAl₁₁O₁₉ (LZA)和LaCuAl₁₁O₁₉ (LCA)粉末在等离子喷涂过程中发生了分解, 导致三种涂层中磁铅石相含量的差异, 从而影响三种涂层的热循环寿命。由于LaMeAl₁₁O₁₉层与YSZ层的热膨胀系数不匹配以及非晶相重结晶产生的体积收缩, LaMeAl₁₁O₁₉层从YSZ层上剥落。YSZ层暴露在高温下, 加速了烧结和TGO的生长, 又促进了YSZ层剥落。低温下, LaMeAl₁₁O₁₉的热导率随着Me原子序数增加而降低; 高温下, 与LMA和LZA相比, LCA涂层红外发射率最高(0.88, 600 ℃), 削弱了光子传导对热导率的贡献, 导致热导率降低, LCA在高温红外辐射涂层中具有潜在的应用价值。     

热障涂层热冲击试验研究

随着先进发动机的研制和生产,对高温涂层的要求也不断提高。热障涂层（TBCs) 作为一种新型隔热涂层,在发动机涡轮叶片上的应用得到更多的重视。对利用电子束物理气相沉积（EB－PVD）制备的TBCs进行了高温热冲击试验,并对试验前后的TBCs进行了形貌、SEM和XRD分析。     

纳米氧化锆涂层晶粒度与隔热性能的关系

将纳米热障涂层隔热性能与微观组织联系起来并进行定量描述的工作还处于起步阶段,采用纳米ZrO2团聚体粉末在不同的喷涂参数下制备了3种不同的纳米热障涂层,利用扫描电子显微镜、IA-32定量金相分析软件、X射线衍射仪对其进行了观察和分析,并结合非稳态激光脉冲法与差示扫描量热仪测量了涂层的热导率.研究表明:涂层中同时存在柱状组织和纳米级等轴组织,并以柱状组织为主;随着喷涂参数的改变,二者的相对比例发生变化;纳米级等轴组织含量对涂层的平均晶粒度和热导率都有重要影响;随着涂层晶粒度的减小,热导率随之降低.     

高阻隔透明陶瓷膜蒸镀技术

对高阻隔透明陶瓷膜的发展概况及应用进行了综述,介绍了陶瓷膜的真空蒸镀技术、PECVD蒸镀技术的原理、特点和应用,并对陶瓷膜蒸镀技术的发展趋势进行了展望.