基于声发射与红外同步实时检测的热障涂层性能退化过程及机制研究
发布时间：2021-08-13 14:58
热障涂层（TBCs）作为关键热防护技术广泛应用于航空发动机热端部件,有效延长了热端部件的服役寿命,显著提高了其工作温度。但在服役过程中一些大气沉积物CMAS（CaO-MgO-Al2O3-SiO2）高温熔融,沿着孔隙和裂纹等缺陷从表面渗入热障涂层内部。在热力化耦合作用下,热障涂层的热力学性能退化,失去了原有的微观形貌,最终导致涂层过早失效。因此,当前热障涂层的安全应用以及改进设计需要在深入理解CMAS腐蚀热障涂层失效机制的前提下才能有效的进行。当前热障涂层的CMAS腐蚀失效研究大都专注于失效后的力学性能,微观结构,相结构等的检测。对于其失效过程的实时检测的研究相对匮乏。因此,本文通过无损检测技术手段研究了在恒温炉内热循环以及快速升温降温热循环环境下CMAS腐蚀热障涂层的失效过程,并结合SEM,XRD,EDS等常规检测技术解释分析其不同环境下的失效模式。主要研究内容包括:1、恒温炉内高温CMAS腐蚀实验过程的声发射检测及宏观形貌,表界面微观形貌,相结构的表征。根据文献调研确定实验室配制的CMAS成分并进行制备,研磨至实验可用...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热障涂层系统结构
图 1.2 APS 工作原理示意图[17] 1.3 APS 涂层典型微观结构：(a) 界面微观结构；(b) 表面微观结世纪 80 年代美国首次在实验室采用电子束物理气相沉积法制障涂层[20, 21]。之后该技术在各国得到了广泛的研究，成为热不可缺少的关键技术。其工作原理是利用高能电子束加热热熔化并在磁场的作用下蒸发至金属表面，长成柱状结构的热(b)
最终导致涂层的剥落失效；由表面结构微观结构可以看到涂层表面粗糙度很大，沉积在陶瓷层表面未熔化的颗粒之间形成了孔隙，一定程度上提高了热障涂层的隔热效果[18, 19]。图 1.2 APS 工作原理示意图[17]等离子气体+电流阴极水冷阳极绝缘体 粉末口涂层工件(a) (b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]模拟服役环境下热障涂层损伤趋势的红外原位检测技术[J]. 何箐,吴鹏,汪瑞军,王伟平. 中国表面工程. 2013(04)
[2]热障涂层制备技术及陶瓷层材料的研究进展[J]. 魏绍斌,陆峰,何利民,许振华. 热喷涂技术. 2013(01)
[3]热障涂层的破坏机理与寿命预测[J]. 周益春,刘奇星,杨丽,吴多锦,毛卫国. 固体力学学报. 2010(05)
[4]热障涂层的研究现状及其制备技术[J]. 于海涛,牟仁德,谢敏,郭巍,牛晓庆,宋希文. 稀土. 2010(05)
[5]热障涂层厚度及厚度不均热无损检测的数值模拟[J]. 郭兴旺,丁蒙蒙. 航空学报. 2010(01)
[6]电子束物理气相沉积热障涂层技术研究进展[J]. 郭洪波,彭立全,宫声凯,徐惠彬. 热喷涂技术. 2009(02)
[7]先进航空发动机热障涂层技术研究进展[J]. 郭洪波,宫声凯,徐惠彬. 中国材料进展. 2009(Z2)
[8]热障涂层红外热无损检测的建模和有限元分析[J]. 郭兴旺,丁蒙蒙. 北京航空航天大学学报. 2009(02)
[9]电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术研究及应用进展[J]. 刘景顺,曾岗,李明伟,杨森,郭洪飞. 材料导报. 2007(S3)
[10]热障涂层材料[J]. 曹学强. 功能材料信息. 2007(05)
硕士论文
[1]基于CT法的火山灰腐蚀APS热障涂层内部孔隙演化规律表征[D]. 蔡新妮.湘潭大学 2018
[2]热障涂层高温CMAS腐蚀应变场的DIC表征与分析[D]. 杨娇.湘潭大学 2016
[3]热障涂层高温CMAS腐蚀失效的声发射检测与模式识别[D]. 阳甜甜.湘潭大学 2016
[4]基于声发射信号分析的热障涂层损伤模式识别研究[D]. 康海松.湘潭大学 2014
[5]TBC热障涂层热循环的红外监测[D]. 李果.首都师范大学 2013
本文编号：3340639
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热障涂层系统结构
图 1.2 APS 工作原理示意图[17] 1.3 APS 涂层典型微观结构：(a) 界面微观结构；(b) 表面微观结世纪 80 年代美国首次在实验室采用电子束物理气相沉积法制障涂层[20, 21]。之后该技术在各国得到了广泛的研究，成为热不可缺少的关键技术。其工作原理是利用高能电子束加热热熔化并在磁场的作用下蒸发至金属表面，长成柱状结构的热(b)
最终导致涂层的剥落失效；由表面结构微观结构可以看到涂层表面粗糙度很大，沉积在陶瓷层表面未熔化的颗粒之间形成了孔隙，一定程度上提高了热障涂层的隔热效果[18, 19]。图 1.2 APS 工作原理示意图[17]等离子气体+电流阴极水冷阳极绝缘体 粉末口涂层工件(a) (b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]模拟服役环境下热障涂层损伤趋势的红外原位检测技术[J]. 何箐,吴鹏,汪瑞军,王伟平. 中国表面工程. 2013(04)
[2]热障涂层制备技术及陶瓷层材料的研究进展[J]. 魏绍斌,陆峰,何利民,许振华. 热喷涂技术. 2013(01)
[3]热障涂层的破坏机理与寿命预测[J]. 周益春,刘奇星,杨丽,吴多锦,毛卫国. 固体力学学报. 2010(05)
[4]热障涂层的研究现状及其制备技术[J]. 于海涛,牟仁德,谢敏,郭巍,牛晓庆,宋希文. 稀土. 2010(05)
[5]热障涂层厚度及厚度不均热无损检测的数值模拟[J]. 郭兴旺,丁蒙蒙. 航空学报. 2010(01)
[6]电子束物理气相沉积热障涂层技术研究进展[J]. 郭洪波,彭立全,宫声凯,徐惠彬. 热喷涂技术. 2009(02)
[7]先进航空发动机热障涂层技术研究进展[J]. 郭洪波,宫声凯,徐惠彬. 中国材料进展. 2009(Z2)
[8]热障涂层红外热无损检测的建模和有限元分析[J]. 郭兴旺,丁蒙蒙. 北京航空航天大学学报. 2009(02)
[9]电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术研究及应用进展[J]. 刘景顺,曾岗,李明伟,杨森,郭洪飞. 材料导报. 2007(S3)
[10]热障涂层材料[J]. 曹学强. 功能材料信息. 2007(05)
硕士论文
[1]基于CT法的火山灰腐蚀APS热障涂层内部孔隙演化规律表征[D]. 蔡新妮.湘潭大学 2018
[2]热障涂层高温CMAS腐蚀应变场的DIC表征与分析[D]. 杨娇.湘潭大学 2016
[3]热障涂层高温CMAS腐蚀失效的声发射检测与模式识别[D]. 阳甜甜.湘潭大学 2016
[4]基于声发射信号分析的热障涂层损伤模式识别研究[D]. 康海松.湘潭大学 2014
[5]TBC热障涂层热循环的红外监测[D]. 李果.首都师范大学 2013
本文编号：3340639
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