热障涂层的研究现状与发展趋势

热障涂层是一类高温防护涂层,由于其应用的广泛性,已成为近年来涂层研究领域的热点之一。对热障涂层国内外的研究进展进行了综述,重点阐述热障涂层成分的选择、热障涂层的结构设计、热障涂层的制备工艺、热障涂层的失效机理、寿命预测以及热障涂层的发展趋势。     

提高等离子喷涂热障涂层隔热性能的方法

为进一步提高等离子喷涂热障涂层的隔热性能,对陶瓷材料的导热理论及热障涂层的热导率进行了研究.提出了包括寻求新型热障涂层陶瓷材料、添加掺杂剂、制备纳米涂层及双陶瓷层热障涂层等能够改善等离子喷涂涂层隔热性能的方法;并指出,采用等离子喷涂技术制备带颜色的稀土锆酸盐纳米双陶瓷层热障涂层,将会进一步改善热障涂层的隔热性能.     

热障涂层制备工艺的综述

对热障涂层的概念、材料选择、制备工艺的现状和未来的发展趋势进行了综述。介绍了各种热障涂层制备工艺,对不同工艺的优缺点进行了对比,指出目前制备热障涂层的主要工艺是等离子喷涂和电子束物理气相喷涂。而激光熔覆涂层结合强度高,冷喷涂涂层孔隙率低,这些优势也必将使这些新技术在热障涂层制备方面得到越来越广泛的应用。最后提到开发新材料新工艺、不同工艺的联用和数值模拟与传统热障涂层制备技术的结合是未来的发展趋势。     

镍基合金涡轮叶片热障涂层研究进展

热障涂层技术是提升航空发动机性能的关键因素之一,随着航空发动机技术的发展,对热障涂层也提出了更高的要求。为适应镍基合金涡轮叶片热胀涂层的使用要求,热胀涂层的陶瓷面层发展出（YSZ+A2B2O7）结构涂层。热障涂层陶瓷面层常用的制备方法包括等离子喷涂技术和电子束物理气相沉积技术,金属粘结层常用的制备方法包括真空电弧镀技术和化学气相沉积技术。热障涂层低膨胀系数金属粘结层技术、热障涂层修复技术、新一代热障涂层材料、建立科学的热障涂层性能评价体系等是未来热障涂层的主要发展方向。     

热障陶瓷涂层的发展现状和前景

从热障涂层的材料、制备手段、涂层制备工艺 等角度综述了热障陶瓷涂层的发展现状,讨论了制备工艺、涂层结构对涂层性能的影响,最后指出了涂层的技术发展趋势和应用前景.     

自修复热障涂层与激光制备方法研究现状

热障涂层是涡轮发动机制造的关键技术之一,在航空及能源动力领域有着十分重要的作用。经过半个世纪的研发,热障涂层技术已经取得了可喜的进展,但是仍然不能满足燃气涡轮发动机向大推力、高效率、低油耗和长寿命方向发展的要求。本文在介绍热障涂层技术发展历程与失效机理的基础上,阐述了自修复热障涂层的工作机理和研究现状,并分析了激光制备热障涂层研究成果,预测了热障涂层激光制备的技术前景。     

用磁控溅射法制备热障涂层的研究进展

介绍磁控溅射制备热障涂层的组织结构和性能,分析影响磁控溅射热障涂层质量的因素,并探讨涂层失效和溅射多元复合热障涂层方面的问题,指出今后的发展方向,如新溅射工艺、新材料和新的涂层设计等.     

地面重型燃气轮机及其热障涂层的研究进展与发展趋势

国际公认的重型燃气轮机制造尖端技术之一—热障涂层技术,高温下通常面临CMAS(CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂)腐蚀、氧化、相变与烧结等问题,其抗CMAS腐蚀性等关键性能极大地影响涂层寿命,提高热障涂层的性能刻不容缓。对重型燃气轮机用热障涂层的研究进展与发展趋势进行全面总结与分析。首先介绍国内外重型燃气轮机的现状及发展趋势、热障涂层的系统结构、材料和几种典型的制备工艺,然后针对高温下燃气轮机热障涂层遇到的一些问题,对其隔热性、抗氧化性及抗热震性等关键性能的研究进展进行综述,最后分类详述热障涂层的CMAS腐蚀机理及其防护研究进展。综述热障涂层的几种关键性能,提出热障涂层的性能与其材料、结构及制备工艺密切相关,据此总结归纳提高热障涂层性能的方法,为热障涂层性能的提高提供参考依据,以弥补燃气轮机热障涂层领域目前缺乏这类综述文章的不足。     

高韧性过渡层对大气等离子喷涂热障涂层性能的影响EI北大核心CSCD

高温服役环境下,大气等离子喷涂(APS)制备的纳米结构热障涂层受热应力作用,黏结层/陶瓷层界面附近的陶瓷层内部易形成横向裂纹而导致热障涂层失效。利用常规大气等离子喷涂和超音速等离子喷涂(SAPS)制备8YSZ高韧性过渡层。结果表明,采用APS和SAPS制备的高韧性过渡层提高了扁平化粒子间结合状态和涂层致密度,相比常规结构8YSZ涂层的断裂韧性分别提高约46%和84%,高韧性过渡层均提高了复合结构热障涂层结合强度、抗热震性能和燃气热冲击寿命,SAPS制备的高韧性过渡层厚度为30~50μm时复合结构热障涂层抗热震性能最优,当高韧性过渡层厚度为10~30μm时,相比常规结构热障涂层燃气热冲击寿命提高120%。在温度梯度作用下,热障涂层最终失效由陶瓷层逐层剥落转变为靠近陶瓷层/黏结层界面处剥落。通过高韧性过渡层设计,兼顾热障涂层的隔热性能的同时,提高了热障涂层的结合强度和寿命。     

热障涂层的制备及其失效的研究现状

热障涂层作为航空发动机和燃气轮机高温部件的保护涂层,其抗高温失效能力直接决定了部件的工作效率和寿命.回顾热障涂层的发展历史及研究现状,着重介绍了热障涂层的主要制备方法及其相应涂层的结构特征,综述了各类热障涂层失效的影响因素和失效机理.     

简单/改性铝化物涂层的研究现状

航空发动机各部件高温结构材料在苛刻环境下服役时,会遭受严重的高温氧化和热腐蚀.在合金表面施加铝化物涂层后,高温下表面能够生成一层致密且生长缓慢的Al2O3氧化膜,从而隔绝腐蚀介质,以防止合金被快速氧化腐蚀.概述了铝化物涂层的优点,包括制备简单、成本低廉.重点综述了以Ni、Fe、Ti/TiAl为合金基体的铝化物涂层微观结构.涂层的微观结构主要由渗铝工艺、基材成分及后处理工艺等因素决定,渗铝工艺包括渗剂成分、渗铝温度和渗铝时间.在高温下渗铝,Al的活度较低,涂层主要以基体元素向外扩散形成外扩散型涂层为主;在低温下渗铝,Al的活度较高,涂层主要以Al向内扩散形成内扩散型涂层为主.还归纳了不同渗铝涂层在干燥空气和水蒸气环境中的高温氧化行为,阐述了水蒸气对铝化物涂层高温氧化行为的影响,比较了Ni-Al系和Fe-Al系涂层的抗高温氧化性能.同时介绍了Cr-Al、Si-Al和Pt-Al 3种改性铝化物涂层的研究进展,包括制备方法、微观结构及抗高温氧化和腐蚀性能.最后,展望并总结了高温防护涂层的发展趋势.     

金属氮化物涂层的高温摩擦学研究进展*

高温润滑是核工业、航空、船舶和钢铁领域的难题之一。涂层材料可以在不改变原有基材的基础上,极大地提升材料的高温服役性能。氮化物涂层因其耐温性能好、摩擦因数低、耐磨性好等特性,成为该领域的研究热点。从材料的构成和设计出发,对单元氮化物涂层、二元氮化物涂层、三元氮化物涂层、多层氮化物涂层和高熵合金涂层等方面进行综述。对氮化物涂层在高温润滑领域的发展进行展望,认为发展非氮化物金属和氮化物金属多元组涂层和高熵合金氮化物涂层建立氮化物涂层数据库将成为新的研究热点,对氮化物涂层在高温润滑与耐磨条件的应用与服役有一定指导意义。     

熔盐电解共渗铝硅及渗层的抗高温腐蚀性能

在渗铝涂层中加入少量硅可进一步提高涂层的抗高温氧化和热腐蚀性能。本文作者采用一种新的方法—高温熔盐电解法,在熔融氯化物盐浴中进行电解共渗铝硅,在铁和铁—铬合金上获得了渗铝硅涂层。 用氯化物作为电解质主要优点是无毒和价廉。高温熔盐电解渗铝硅可获得表面光洁、厚度均匀、与基体结合良好的致密渗层。通过控制电解温度、时间和电流密度可容易地控制渗层厚度,所得到的渗层不需随后热处理。 1000℃氧化试验和900℃热腐蚀(盐膜法)结果表明渗铝硅涂层比单纯渗铝涂层具有更好的保护性能。     

Tribological properties of high velocity arc sprayed Fe-Al based composite coatings at elevated temperature

Fe-Al based intermetallic composite coatings were in-situ synthesized using Fe-Al/Cr3C2 or Fe-Al/WC cored wires and high velocity are spraying (HVAS) technology. The tribological properties of the Fe-Al based intermetallic composite coatings were investigated using a ball-on-disc tribotester from room temperature to 650 ℃. The results show that the coatings have relatively high bond strength and micro-hardness. The tribological properties of Fe-Al/Cr3C2 and Fe-Al/WC composite coatings were further analyzed and compared. Low and stable wear rates of the Fe-Al based intermetallic composite coatings were indicated from room temperature to 650 ℃. The excellent wear resistance of the composite coatings in high temperature was discussed.     

金属表面耐高温防腐涂料的研究进展

长时间处于高温环境中,金属易发生氧化腐蚀,从而丧失机械性能直至破坏,严重影响了使用效能的发挥。在金属表面涂覆耐高温涂层,因施工简便、成本较低、耐热性能好等优点而获得广泛应用,对于防止材料高温腐蚀、节约资源等具有重要的经济意义。对目前常用的耐高温涂料进行分类,包括有机耐高温涂料和无机耐高温涂料两大类,重点介绍了有机硅树脂耐高温涂料和无机耐高温涂料,并简单描述了有机-无机复合耐高温涂料的有关情况。对不同类别耐高温涂料的化学组成、物理性能和耐热机理等进行了阐述,并结合涂料的结构特点对各自优缺点进行了分析与比较。根据耐高温涂料在现代工业发展中的重要作用,介绍了国内外关于耐高温涂料的研究进展和应用情况,指出了不同类别耐高温涂料在使用过程中存在的问题。最后结合当前工业社会向信息化社会转变的时代背景以及研究耐高温涂层的技术意义,对耐高温涂料的发展趋势进行了展望。     

高速电弧喷涂FeAlCrNi/Cr3C2复合涂层的摩擦学特性

使用T11以及THT07—135型高温磨损试验机对高速电孤喷涂（HVAS）FeAlCrNi／Cr3C2复合涂层进行了滑动摩擦磨损特性的研究,并用SEM,TEM,X－ray等手段观察分析了磨痕的形貌和成分、涂层截面的组织和相结构。结果表明：FeAlCrNi／Cr3C2复合涂层具有典型的层状结构且有较高的结合强度和硬度;在常温和高温下,涂层的摩擦系数在开始阶段存在“跑合”现象;随着温度的升高,涂层的摩擦系数降低,耐磨损性能提高;剥层磨损是FeAlCrNi／C邙2复合涂层的主要磨损形式;Cr3C2增强相的加入,大大提高了涂层的耐磨损性能。     

High—temperature protective coatings on superalloys

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｕｐｅｒａｌｌｏｙｓａｎｄｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｃｏａｔｉｎｇｓａｒｅｐｌａｙｉｎｇｔｈｅｅｓｓｅｎｔｉａｌａｎｄｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｍｏｄｅｒｎｅｎｅｒｇｙ ｓｏｕ     

航空发动机用高温防护涂层研究进展

航空发动机热端部件服役环境恶劣,往往遭受机械载荷、高温、腐蚀、冲蚀等多种耦合作用。目前先进航空发动机热端部件无一例外地采用高温防护涂层以提高高温部件的使用温度,延长部件服役寿命,提高发动机效率。针对热端部件具体的服役环境特点,合理的设计和选择高温防护涂层体系对于提高发动机性能具有重要意义。文中对国内外近年来航空发动机热端部件的高温防护涂层设计、材料、制备工艺等方面进行了综述,展望了航空发动机用高温防护涂层的研究和应用发展趋势。     

激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能研究进展

利用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层已成为一种新兴的绿色清洁耐腐蚀涂层.为了最大程度发挥高熵合金涂层的耐腐蚀防护性能,需要探究激光熔覆高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响因素及影响机理.首先阐述了高熵合金理论以及利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层的优势,总结了高熵合金激光熔覆涂层优异耐腐蚀特性及耐腐蚀强化机理.重点综述了高熵合金元素组成、激光熔覆工艺参数、涂层后处理工艺以及服役温度4个因素,对高熵合金激光熔覆涂层耐腐蚀性能的影响规律与影响机理.高熵合金中适当添加Ni、Al、Ti等元素,在一定程度上可以提高涂层的耐腐蚀性,但是随着元素含量的进一步增加,由于高熵合金涂层的物相组成改变、晶格畸变严重、元素偏析加剧,可能导致涂层的耐腐蚀性能降低.适宜的激光加工参数可以使涂层具有较好的耐腐蚀性,原因在于涂层的缺陷较少、组织细密均匀.退火、激光重熔、超声冲击处理等涂层后处理工艺,通过改变高熵合金涂层的物相组成以及微观组织特征,来提高其耐腐蚀性.激光熔覆高熵合金涂层的服役环境温度越高,则腐蚀速率越快.最后,对激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能强化方法进行了总结与展望.     

等离子喷涂Al-Mo涂层的高温硫化和氧化行为研究

烧嘴是水煤浆气化系统的重要部件。运行过程中的高温硫化经常导致烧嘴提前失效,进而影响设备的安全稳定运行。本文采用等离子喷涂方法制备了Mo为粘结层的Al-Mo涂层,测量其在973 K, 1073 K and 1173 K的硫化和氧化行为,并与Mo涂层和Inconel合金进行比较。结果表明Al-Mo涂层的高温硫化抗力和氧化抗力均优于Mo涂层,高温硫化抗力优于Inconel合金。该涂层的提出为喷嘴失效问题的解决提供了便捷、有效的技术方案。