等离子喷涂热障涂层结构控制、性能评价及寿命改善机制研究

发布时间：2021-09-17 15:04

　　大气等离子喷涂热障涂层已广泛应用于航空发动机和地面燃气轮机,以降低合金部件的温度和提高其服役寿命。热障涂层体系可分为四层结构:陶瓷层、金属粘结层、陶瓷层与粘结层界面上形成的氧化层和高温合金基体。热障涂层失效的驱动力主要来自于因陶瓷和金属热膨胀系数不匹配产生的热应力以及界面氧化层的影响。通过改变陶瓷层的显微结构和粘结层的氧化行为及其结构,都会降低裂纹萌生及扩展的驱动力。本文通过制备具有垂直裂纹结构及采用新型陶瓷粉末制备新型结构的陶瓷层,实现了其残余应力的降低。另外,还通过改变粘结层的结构来控制其氧化行为及陶瓷层的残余应力。全文的主要研究内容及结论如下:（1）通过控制喷涂条件,热障涂层在热循环后形成大量垂直裂纹,降低了热障涂层的残余应力,从而提高其寿命。热障涂层的初始显微结构和初始拉应力状态,有助于垂直裂纹结构的形成。为更准确分析陶瓷层残余应力演变,开发了利用陶瓷层中Al₂O₃杂质的Cr³⁺荧光信号进行应力测试的方法。结果表明,陶瓷层中宏观垂直裂纹形成的主要驱动力来自于喷涂过程产生的拉应力以及热循环测试过程M-T相转变产生的... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

热障涂层体系示意图

等离子喷涂过程示意图

等离子喷涂热障涂层界面四种开裂模式示意图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3398959