热障涂层材料研究进展

简要概述了热障涂层材料的基本要求,介绍了国内外热障涂层材料近年来的研究状况和发展趋势.目前广泛使用的是T2O3稳定ZrO2热障陶瓷材料及其粘结层材料,而稀土锆酸盐和稀土氧化物是非常有前景的隔热材料.     

热障涂层界面扩散阻挡层研究进展

介绍了热障涂层体系陶瓷层/粘结层界面的氧化过程和粘结层/基体界面金属元素的互扩散现象,重点综述了采用阻挡层控制界面氧化和金属元素互扩散的国内外研究进展.氧化扩散阻挡层都含有Al元素,目的是在界面处形成致密的Al2O3保护膜;金属元素扩散阻挡层的选择要同时考虑它对元素扩散的阻挡作用和对界面结合力的影响.     

热障涂层的研究进展

对热障涂层国内外的研究进展进行了综述。对热障涂层成份的选择、Y2O3稳定ZrO2的相组成及相转变、热障涂层的制备和热障涂层的失效以及热障涂层的发展前景进行了分析。     

改性MCrAlY涂层的研究进展

热防护涂层可以有效阻止高温、高压、高速等严苛环境造成的高温氧化、疲劳失效等问题,被广泛用于航空发动机与燃气轮机热端部件的热防护。在热防护涂层体系中,MCrAlY(M代表Co、Ni或两者的组合)涂层作为抗氧化、抗热腐蚀覆盖层以及热障涂层系统中的粘结层,以其优异的抗热腐蚀性能及灵活的选择性得到广泛应用。为进一步提高MCrAlY涂层热稳定性及延长其使用寿命,满足使用温度超过1 000℃的要求,众多制备与改性方法应运而生。为进一步拓展MCrAlY涂层的应用,本文系统总结了MCrAlY涂层的发展历程及制备方法,重点梳理了掺杂元素、氧化物分散强化、纳米涂层、真空热处理、激光表面处理及梯度结构设计等改性方法,并在此基础上对MCrAlY涂层的未来发展方向进行了展望。     

等离子喷涂MCrAlY涂层的高温氧化性能

采用大气等离子喷涂(APS)设备制备了两种含有不同氧化物(Cr_2O_3和Al_2O_3)陶瓷成分的MCrAlY (MCrAlY-CrO和MCrAlY-AlO)涂层,并使用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及显微硬度计等仪器设备,分析了涂层的微观形貌、物相组成及硬度,并对两种涂层进行了高温氧化试验。结果表明:大气等离子喷涂得到的两种MCrAlY涂层中含有Cr_2O_3,Ni_3Al,Al_2O_3和部分非晶相,其结构为平行于涂层与基体结合面的层状结构,涂层中含有半熔化颗粒、微裂纹及灰黑色氧化物;在高温氧化试验中,MCrAlY-CrO涂层与MCrAlY-AlO涂层均表现出较好的耐高温氧化性能,这是因为在高温状态下涂层表面分别生成了铬和铝的氧化产物,对涂层起到了保护作用。     

活性元素影响MCrAlY涂层氧化性能的研究进展

添加微量活性元素可以提高MCrAlY涂层的高温抗氧化性能,从而提高能量转化效率.讨论了目前活性元素效应的研究进展,以及涂层的主要制备方法及其优缺点,并重点分析了活性元素在MCrAlY涂层中的存在形式和作用模型,初步探索了未来需着重解决的问题.     

热障涂层材料的研究进展

热障涂层技术广泛用于航空涡轮发动机等尖端领域,相关的研究涉及新型热障涂层材料的开发、粘结层成分和表面结构的优化、高温氧化后热生长氧化物(TGO)或TGO/粘结层(BC)界面处残余应力水平的检测、新型涂层制备工艺的开发等诸多方面.主要阐述了时7-8YSZ热障涂层材料的改良、烧绿石结构材料的开发、超音速微粒轰击粘结层表面细...     

大厚度热障涂层制备技术的研究进展

大厚度热障涂层的制备是现阶段研究的热点.综述了国内外厚涂层制备技术的研究现状,介绍了热喷涂和激光熔覆技术在大厚度热障涂层制备方面的探索情况,并阐述了激光多层熔覆热力耦合数值模拟的研究现状.     

热障涂层热导率的研究进展

简要回顾了热障涂层体系的发展,讨论了氧化锆陶瓷材料的传热规律,包括涂层微观结构、陶瓷成分等因素的影响.同时指出了改进陶瓷涂层热导率的方法和开发适用于更高温度下的陶瓷涂层材料的指导原则,并详细介绍了改善热障涂层热导率的研究现状.     

合金元素在MCrAlY涂层中的行为

采用电弧离子镀在新型r-Ni3Al基高温合金IC－6上沉积Ni-Cr-Al-Y和Ni-Co-Al-Y涂层,研究了元素对MCrALY涂层性能及元素行为的影响,结果表明,在沉积过程中,合金中的Al和Mo元素抑制了Cr从涂层向基体扩散,使涂层中的Cr维持在较高浓度,真空扩散处理时,涂层和基体之间发生互扩散,使涂层－基体元素浓度呈梯度分布,减小了涂层和基体热膨胀系数的差别,同时涂层的相结构也发生变化,r-Ni3Al和r-Ni仍是涂层的主要相,但是由于Cr原子的取代作用致使晶格常数a0发生变化,等温氧化实验表明,Ni-Cr-Al-Y和Ni-Co-Cr-Y涂层氧化规律遵循抛物线规律,900℃静态空气等温氧化时,Ni-Cr-Al-Y涂层中加入Co对其抗氧化性能的影响不大,1000℃静态空气等温氧化时,Ni-Cr-Al-Y涂层中加入Co后,降低了其抗氧化性。     

热喷涂复合结构MCrAlY/8YSZ热障涂层的抗剥落能力

在陶瓷涂层与金属粘接层之间制备一层NiCoCrAlTaY/YSZ复合过渡层和通过半熔化团聚YSZ粉末制备层状/多孔团状复合结构YSZ隔热层,用SEM表征了涂层的显微组织;依照ASTM C633标准测试了涂层的结合强度;用压痕法测试了陶瓷层的弹性模量和断裂韧性.用激光脉冲法测试了陶瓷层的热导率.用高温水淬快速冷却实验验证...     

舰船高温防护涂层技术研究进展

高温防护涂层在舰船高温部件尤其是动力系统部件上能够发挥重要作用,保护其在海洋环境中避免发生氧化和腐蚀。本文简要介绍了舰船高温防护涂层的性能特点、分类及等离子喷涂、激光熔覆、渗铝等耐高温涂层制备方法。     

热障涂层的研究进展与发展趋势

热障涂层一般由金属粘结层和具有低热导率的陶瓷顶层组成,应用于涡轮发动机的热端部件可显著提高其使用温度,延长部件的使用寿命,提高发动机的效率.综述了热障涂层的成分选择、制备方法及等离子喷涂和电子束物理气相沉积2种热障涂层的典型结构,分析了热障涂层的剥落失效机理,并简单介绍了热障涂层的寿命预测模型和隔热特性的研究.     

等离子热障涂层构件高温热疲劳寿命预测研究

针对等离子热障涂层构件的变形特点,在总结热障涂层热疲劳寿命相关文献研究成果的基础上,合理设计了平板和圆管试样的高温氧化与热疲劳试验。根据菲克定律,结合高温氧化实验数据建立粘接层Al贫化的数学模型。把粘接层Al浓度作为耦合氧化损伤的控制参量引入寿命预测模型,建立氧化损伤和热疲劳损伤耦合作用的等离子热障涂层寿命预测模型。寿命预测结果表明该寿命预测模型合理、方法可行。     

等离子喷涂制备热障涂层的研究进展

等离子喷涂是制备热障涂层最常用的技术。综述了大气等离子喷涂、超音速等离子喷涂、低压等离子喷涂制备热障涂层的研究进展,分析了这3种制备技术的优缺点,并对等离子喷涂制备热障涂层的发展趋势进行了展望。     

高温合金表面激光熔敷热障涂层组织结构与氧化性能

采用5KW连续CO2激光器对Ni基高温合金上二次重熔NiCoCrAlY和ZrO2陶瓷层进行了研究。结果表明，激光快速熔化和凝固获得定向外延生长，紧密堆积的柱状晶氧化锆陶瓷层。NiCoCrAlY结合层与柱状晶之间存在氧化铝层，保证了柱状晶与NiCoCrAlY层的联结。扫描电镜和电子探针联合分析发现，氧化锆层与NiCoCrAlY结合层，结合层与基体间均为冶金结合，采用化学改性氧化锆消除了涂层裂纹。高温氧化性能测试得出激光重熔试样氧化动力学近似地遵守物线速度方程，在1200℃，空气下激光熔敷TBCs抗氧化性明显高于等离子喷涂TBC。     

陶瓷热障涂层的高温循环氧化行为

本文在模拟试验装置上对用四种不同工艺制备的热障涂层进行了高温循环氧化动力学行为和微观退化机理的系统研究,给出主要结果,并提出了如何提高热障涂层寿命的途径。     

TiAl合金表面激光重熔等离子喷涂MCrAlY涂层研究

为了进一步提高TiAl合金表面等离子喷涂MCrAlY涂层的高温氧化性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织及抗氧化性能的影响.用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层氧化前后的表面形貌、微观组织和相组成.结果表明:经过激光重熔处理后,涂层片层状组织得以消失,致密性提高,消除了喷涂层的大部分孔洞、夹杂等缺陷,同时使Al元素在涂层表面的重新分布,形成了Al的富集区;等离子喷涂MCrAlY层能显著提高TiAl合金的抗高温氧化性能,经过激光重熔后可进一步提高其抗高温氧化性能.     

高温合金表面激光熔敷热障涂层组织结构与氧化性能

采用 5KW连续CO2 激光器对Ni基高温合金上二次重熔NiCoCrAlY和ZrO2 陶瓷层进行了研究。结果表明 :激光快速熔化和凝固获得定向外延生长、紧密堆积的柱状晶氧化锆陶瓷层。NiCoCrAlY结合层与柱状晶之间存在氧化铝层 ,保证了柱状晶与NiCoCrAlY层的联结。扫描电镜和电子探针联合分析发现 ,氧化锆层与NiCoCrAlY结合层、结合层与基体间均为冶金结合。采用化学改性氧化锆消除了涂层裂纹。高温氧化性能测试得出激光重熔试样氧化动力学近似地遵守抛物线速率方程。在 12 0 0℃ ,空气下激光熔敷TBCs 抗氧化性明显高于等离子喷涂TBCs。