热障涂层结构对其阻热性能的影响

发布时间：2021-09-06 13:21

　　航空发动机热端部件的许用温度与涂覆其表面的热障涂层的阻热性能有关,而这种阻热性能受涂层结构特征的影响较大,但是前人对结构特征的分析多侧重于孔隙率,并未深入考虑孔隙形状和分布的影响。本文引入与热导率相关的孔隙形状因子和分布因子,建立涂层结构特征与热导率之间的联系,量化地分析了涂层结构对涂层阻热性能的影响。首先,本文采用新型造孔工艺制备了孔隙可控的热障涂层。这种工艺利用溶胶凝胶法在聚苯酯粉末表面包覆“高温保护膜”氧化钛。将包覆后的聚苯酯粉末与氧化钇部分稳定氧化锆（YSZ）微粉经喷雾造粒法团聚,得到最终的涂层喷涂粉末。通过等离子喷涂方法制备孔隙率可控的陶瓷面层,并将涂层的孔隙率控制在2.5%,11.5%,24.4%,30.1%四种范围。接下来利用扫描电镜分析不同孔隙率涂层的截面形貌及孔隙结构,统计了对热导率影响较大的形状特征和分布特征,包括孔隙纵横比、倾斜角及孔隙至涂层热输入表面距离等,依此定义了与涂层热导率有关的形状热导系数λ_c及分布热导系数λ_d,建立了热导率关于孔隙结构的表达式。然后利用激光闪射法测量了涂层100-900℃环境下的热导率,拟合得... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 热障涂层概述
    1.2 热障涂层的阻热机制
        1.2.1 陶瓷材料的阻热机理
        1.2.2 YSZ陶瓷材料的阻热性能
        1.2.3 YSZ涂层结构特征对阻热的影响
    1.3 热障涂层阻热的国内外研究现状
    1.4 本文的研究背景与意义
    1.5 本文的研究目标与研究内容
第二章 试验材料、设备及方法
    2.1 热障涂层的制备
        2.1.1 试验材料及试验设备
        2.1.2 包覆型PHB微粉的制备
        2.1.3 团聚型喷涂粉末的制备
        2.1.4 多孔结构热障涂层的制备
        2.1.5 金相试样的制备
    2.2 喷涂粉末及涂层形貌的表征方法
        2.2.1 微观结构形貌表征
        2.2.2 包覆型微粉成分分析
    2.3 涂层阻热性能测试
        2.3.1 涂层热导率测试
        2.3.2 涂层阻热性能测试
第三章 喷涂粉末及涂层的形貌与成分
    3.1 包覆型粉末的分析
        3.1.1 包覆型粉末微观结构观察
        3.1.2 包覆型粉末中的PHB含量测试
    3.2 团聚型粉末的形貌
    3.3 涂层截面形貌
        3.3.1 涂层孔隙的产生机制
        3.3.2 不同涂层截面形貌对比
    3.4 本章小结
第四章 热障涂层孔隙结构特征与热导率的关系
    4.1 孔隙结构对涂层热导率的影响
        4.1.1 孔隙形状对导热的影响
        4.1.2 孔隙分布对导热的影响
    4.2 涂层热导率分析
    4.3 热导率结构系数的确定
    4.4 本章小结
第五章 不同结构特征的涂层阻热性能分析
    5.1 孔隙率相同的热障涂层的结构特征
    5.2 中温环境阻热性能分析
    5.3 高温环境阻热性能分析
    5.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]热喷涂层孔隙及对涂层性能影响的研究现状[J]. 周羊羊,马国政,王海斗,李国禄,陈书赢,王海军,刘明.  材料导报. 2016(17)
[2]多孔材料有效导热系数的实验和模型研究[J]. 付文强,高辉,薛征欣,关卫军,韩飞,王兴东.  中国测试. 2016(05)
[3]层状热障涂层孔隙微结构对其隔热性能影响的数值研究[J]. 凌锡祥,王玉璋,王星,李佳莉.  中国有色金属学报. 2015(02)
[4]热喷涂复合材料及其对环境的影响[J]. 桑轩,解念锁.  科技创新与应用. 2015(04)
[5]热障涂层技术在航空发动机上的应用与发展[J]. 牟仁德,陆峰,何利民,贺世美,黄光宏.  热喷涂技术. 2009(01)
[6]热障涂层热导率的研究进展[J]. 史国栋,陈贵清,梁军,杜善义.  材料导报. 2006(10)
[7]航空发动机热障涂层材料体系的研究[J]. 徐惠彬,宫声凯,刘福顺.  航空学报. 2000(01)

博士论文
[1]等离子喷涂三元纳米ZrO2-Y2O3/CeO2热障涂层的组织与性能研究[D]. 宫文彪.吉林大学 2007



本文编号：3387535