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。     

热障涂层材料体系研究现状及展望

随着先进航空发动机推进引擎向着高推动力和长服役寿命的方向发展,如今传统的含有 6-8 wt % 的氧化钇稳定氧化锆 (6-8YSZ) 热障涂层材料体系,在服役温度 1200℃以上时,YSZ 陶瓷涂层会发生高温相变,产生涂层间的热应力,最终导致涂层剥落失效,因此新材料体系的引入和涂层结构的改进刻不容缓。本文介绍了传统 YSZ的发展历史并且阐述了掺杂稀土氧化物稳定氧化锆、钙钛矿结构和稀土锆酸盐 (A2 Zr2O7 ) 即烧绿石结构等陶瓷材料体系的研究进展和发展前景,并分析了新型氧化铪基体陶瓷热障涂层体系和高熵材料体系涂层研究现状和未来发展趋势,最后对新型热障涂层材料的问题和发展进行了总结和展望。     

氧化钆改性铈酸镧热障涂层材料设计 及涂层抗热震性能研究

La2Ce2O7(LC) 由于具有比 YSZ 更低的热导率、 更高的热膨胀系数和良好的高温相稳定性, 是一种极具前 景的热障涂层陶瓷材料。 但该材料热膨胀系数在 200~400℃温度区间存在异常下降现象, 从而引起涂层过早失效 的问题。 目前, 通过掺杂 Gd2O3 可有效解决 LC 低温段热膨胀系数下降的问题, 但是, Gd2O3 改性 La2Ce2O7 热障 涂层最优掺杂浓度及涂层性能还未见报道。 本文采用化学共沉淀法制备了三种不同浓度 Gd2O3 改性 La2Ce2O7 材 料 ((LaxGd1-x)2Ce2O7(x=0,0.1,0.2,0.3)), 研究了掺杂浓度对其热物理性能及相稳定性的影响, 采用等离子喷涂工艺 制备了(La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC)涂层, 研究了涂层的抗热震性能和涂层的失效机理。 研究结果表明： (La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC) 材料具有较低的热导率, 室温到 1400℃无相变, 并且经 1400℃长时间热处理无相变; 其制备的双陶瓷结 构 LGC/YSZ 热障涂层 1100℃热震次数可达到 109 次, 较未改性 LC/YSZ 热障涂层提升了大约 60%; 两种涂层的 失效模式相似, 均为陶瓷顶层烧结引起的片状剥落失效。     

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.     

铈锆酸镧涂层高温时效行为和热震性能研究

采用等离子喷涂制备了铈锆酸镧涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、图像分析法等研究了喷涂功率对沉积态涂层表面和截面微观结构、孔隙率等的影响规律,研究了涂层在1200℃、1300℃高温100h时效下相稳定性、微观结构、孔隙率的变化,比较了不同喷涂功率涂层的抗热震性能。研究结果表明:随着等离子喷涂功率的增加,喷涂过程中半熔融颗粒比例减小,涂层的孔隙率减小。涂层经1200℃、1300℃高温保温100 h后仍然具有单一的烧绿石结构,随着热处理温度升高,涂层孔隙率减小。研究了不同功率喷涂的涂层从1250℃到冷水中的热震行为,失效机制分析表明:陶瓷层与粘结层热应力不匹配造成陶瓷层底部产生裂纹是导致涂层失效的主要方式。     

氧化锆涂层喷涂工艺对涂层显微结构及热物理性能影响

采用大气等离子喷涂(APS)技术制备氧化锆涂层,并以SprayWatch-2i在线监测系统观测喷涂过程中氧化锆粒子的飞行速度和表面温度.采用扫描电镜(SEM)对氧化锆涂层的显微结构进行观察,并测定涂层的部分热物理性能,研究颗粒飞行特性--涂层结构--性能之间的关系.结果表明,采用较大功率制备的涂层,其结构较为致密、气孔...     

稀土掺杂量对改性YSZ热障涂层的性能影响研究

利用化学共沉淀法制备出不同稀土掺杂量下Gd-Yb-YSZ(GY-YSZ)的粉体材料。采用等离子喷涂方法制备了GY-YSZ系列热障涂层,对涂层热导率、相稳定性和抗烧结性能进行了检测,并与传统8YSZ涂层进行了对比分析。结果表明:GY-YSZ系列涂层的热导率在0.7~0.9W?m-1?K-1之间,显著低于8YSZ涂层;GY-YSZ系列涂层在1300℃下热处理100h后,涂层物相仍为单一t’相,且无明显烧结现象发生,相同条件下8YSZ涂层已产生单斜相,且涂层烧结现象明显。GY-YSZ涂层的高温相稳定性和抗烧结性能均明显优于8YSZ涂层。     

烧绿石结构A_2B_2O_7热障涂层材料热物理性能综述

烧绿石结构材料由于具有良好的高温相结构稳定性,低热导率等优点,是最为广泛研究且最具有应用前景的新型热障涂层材料系列之一。本文从烧绿石结构材料高温相稳定性、热导率、热膨胀系数、断裂韧性、抗烧结性、与Al2O3化学相容性等几个方面进行了综述,并将成分和掺杂对各性能的影响规律进行了归纳和总结,对新型烧绿石结构热障涂层材料的成分设计、性能研究等具有重要意义。     

热障涂层制备技术及陶瓷层材料的研究进展

综述了先进航空发动机热障涂层体系的研究进展,对近年来国内外热障涂层的制备技术和陶瓷层材料体系进行了详细介绍,展望了下一代高性能航空发动机热障涂层的研究和应用前景。     

熔盐热腐蚀对纳米热障涂层性能影响分析

对采用热喷涂技术制备的热障涂层,在试样陶瓷表面刷涂定量配置的75%Na_2SO_4-25%NaCl饱和溶液进行热腐蚀试验,对试样采用SEM、EDS和XRD等方法进行分析,结果表明:粘结层、热生长氧化物(TGO)层以及基体等均受到不同程度的热腐蚀影响,陶瓷面层相结构未发生转变,但对于稳定性能有一定的影响,熔盐热腐蚀破坏涂层的完整性,腐蚀对NiCrAlY和基体的影响最大。     

利用激光脉冲技术测量材料热物理性能

激光脉冲技术在材料热物理测试方面已得到了广泛的研究和应用。本以Ｐａｒｋｅｒ模型为理论依据,在激光导仪上建立了计算机数据采集,处理系统、并运用激光脉冲法、成功地测定了不易焊接的金属材料和半透明陶瓷材料的热扩散率、比热和导热系数。     

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。     

SiO_2对YSZ热障涂层热震性能的影响

低熔点氧化物杂质显著影响热障涂层性能,本文用HVOF喷涂NiCoCrAlY合金粘结层,APS喷涂YSZ陶瓷面层,以研究SiO_2含量对YSZ涂层热震性能的影响。用XRD、SEM、EDX分别分析热震失效后涂层断裂面的相组成、微观形貌及杂质分布。结果表明:可忽略相成分变化对热震性能的影响;在一致的涂层微观形貌前提下,涂层热震次数随着SiO_2含量升高而降低,且亚微米到微米级SiO_2杂质是降低YSZ涂层热震次数的主要原因。     

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。     

热障涂层的氧化机理分析

热障涂层因其具有优良的抗高温氧化和抗热腐蚀性能而被广泛应用于航空航天、化工、冶金和能源等领域.描述了热障涂层体系中的氧化过程,并对热障涂层体系中热生长氧化层中的生长应力和热应力作了一个初步分析.     

镁基六铝酸镧热障涂层材料的制备及表征

以氢氧化铝、氧化镧和氧化镁为原料,采用二步固相高温烧结法合成了镁基六铝酸镧(LaMgAl11O19)热障涂层材料,分别利用X射线衍射、扫描电子显微镜、差示扫描量热法、差示热膨胀法和激光脉冲法对材料的物相组成、微观结构、热容、热膨胀系数、热扩散系数和导热系数进行了表征。结果表明,LaMgAl11O19以六方相为主晶相,呈板状结构,在RT~1200℃温度范围内,随着温度的升高,材料的热容逐渐增大,热扩散系数和热导率降低,材料的导热系数优于目前普遍使用的6%~8%氧化钇部分稳定的氧化锆。     

激光法测量材料热物理性能的原理及方法

介绍了应用激光闪射法检测材料热物理性能的原理及测试方法,列举了应用实例,并且讨论了影响实验结果准确性的因素.     

冶炼锰铁的炉料和新炉料材料的热物理性能

为了改进电炉熔炼锰系铁合金现行的工艺方法和研究拟制新的工艺,除需掌握和了解一系列动力学、热力学规律性外,还应了解炉料材料的热物理性能。因为这些性能基本上决定着冶炼的电耗。苏联的氧化锰矿天然储量大约为锰矿总储量的30%,近十年来,由于频繁开采而将耗尽。碳酸锰矿作为未来的铁合金工业原料应用于生产中,在目前具有重要的意义。碳酸锰精矿比氧化锰精矿的热耗量大,这是由于额外消耗于碳酸盐分解。所以,为降低电     

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。