氧化锆热障涂层失效机理研究
发布时间：2022-01-22 09:53
热障涂层（TBCs）已被广泛应用于燃气轮机的高温部件表面,为高温金属部件提供热防护,从而可以提高燃气轮机的热效率和推重比。近年来,纳米氧化锆（n-YSZ）TBCs受到了广泛地关注,然而,n-YSZ在服役过程中会发生剥落失效,甚至在储存过程中也会发生粉化失效,其失效机理有待进一步研究。此外,YSZ涂层的使用温度不能超过1200℃,否则在热循环过程中将发生相变及烧结,导致涂层过早失效,因此急需发展新型的氧化锆热障涂层体系,提高其使用温度。本文研究了等离子喷涂制备的n-YSZ涂层的热循环性能、熔盐腐蚀机理和降解行为,分析了n-YSZ涂层的失效机制。其次,又研究了新材料ZrO2-CeO2-TiO2体系,该体系在1300℃展现了良好的相稳定性,具有潜在的应用前景。通过不同喷涂功率制备的n-YSZ涂层是由熔融颗粒及半熔融或未熔融颗粒构成的“双态”结构。低功率制备的涂层具有更高的孔隙率及纳米区域含量,涂层具有较高的结合强度及更长的热循环寿命。在1300℃热处理后,涂层的孔隙率显著下降,硬度明显增大,这表明n-YSZ涂层已被烧结。热处理...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
燃气轮机Fig.1.1Gasturbine
如图 1.2 所示，通过逐步成分调控和改进加工工艺，涡轮叶片了几代技术革新，使燃烧室的工作温度提高了 300℃左右。当前最先进温合金的长时间最高服役温度在 1100℃左右，基本上停滞在 2010 年的。而当前先进发动机的涡轮前面进口温度已经超过 1500℃[5,6]，已经远叶片材料使用温度的极限[7]。对涡轮叶片采用气膜冷却设计，循环连续是有效的降温方法，燃气轮机热效率也得到了进一步提高。然而，冷却在会导致涡轮叶片表面和内部存在较高的温度梯度，带来更大的热应力间反复的热循环冲击下，会导致涡轮叶片疲劳开裂。就目前高温合金的和冷却结构设计而言，想要进一步提高涡轮叶片服役温度的潜力十分有，发展高温热障涂层（TBCs）技术被认为是一种可进一步提高燃气轮度，进而提高燃气轮机热效率和推重比最切实可行技术且得到了普遍
工艺也现实可行，因此，热障涂层可以为而提高热效率，该技术是未来重要的发展方向研究综述早应用于航空技术方面的是美国国家航空paceAdministration,NASA)，火箭飞机 X-15 的做 TBCs，这是人类历史上第一次将 TBCs 美国先后把 TBCs 应用于 JT8D 和 JT9D 发动中期，TBCs 技术获得了突破进展，ZrO2-12Y2片上的应用，标志着现代 TBCs 技术的开始[机和民用航空发动机不可或缺的关键技术。此用也越来越广泛。体系
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米8YSZ粉的热处理对等离子喷涂涂层热震性能的影响[J]. 陈涛,惠宇,胥佳颖,邹兵林,曹学强,赵修建. 中国稀土学报. 2016(02)
[2]热障涂层材料制备及失效机理的研究进展[J]. 张而耕,陈强,黄彪,王琴雪,朱州. 陶瓷学报. 2016(01)
[3]热喷涂技术的研究现状与发展趋势[J]. 蔡宏图,江涛,周勇. 装备制造技术. 2014(06)
[4]大气等离子喷涂热障涂层的失效机理及研究进展[J]. 吴秀刚,李晨希. 材料保护. 2013(10)
[5]等离子喷涂涂层的研究进展[J]. 唐家伟,谢淑兰,潘鑫. 热喷涂技术. 2011(02)
[6]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)
[7]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)
[8]热障涂层材料性能和失效机理研究进展[J]. 马维,潘文霞,吴承康. 力学进展. 2003(04)
[9]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]磁铁铅矿型LnMeAl11O19热障涂层材料的合成及性能研究[D]. 陆浩然.清华大学 2015
[2]A2Zr2O7型稀土锆酸盐材料的组织结构与物理性能研究[D]. 刘占国.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3601980
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
燃气轮机Fig.1.1Gasturbine
如图 1.2 所示，通过逐步成分调控和改进加工工艺，涡轮叶片了几代技术革新，使燃烧室的工作温度提高了 300℃左右。当前最先进温合金的长时间最高服役温度在 1100℃左右，基本上停滞在 2010 年的。而当前先进发动机的涡轮前面进口温度已经超过 1500℃[5,6]，已经远叶片材料使用温度的极限[7]。对涡轮叶片采用气膜冷却设计，循环连续是有效的降温方法，燃气轮机热效率也得到了进一步提高。然而，冷却在会导致涡轮叶片表面和内部存在较高的温度梯度，带来更大的热应力间反复的热循环冲击下，会导致涡轮叶片疲劳开裂。就目前高温合金的和冷却结构设计而言，想要进一步提高涡轮叶片服役温度的潜力十分有，发展高温热障涂层（TBCs）技术被认为是一种可进一步提高燃气轮度，进而提高燃气轮机热效率和推重比最切实可行技术且得到了普遍
工艺也现实可行，因此，热障涂层可以为而提高热效率，该技术是未来重要的发展方向研究综述早应用于航空技术方面的是美国国家航空paceAdministration,NASA)，火箭飞机 X-15 的做 TBCs，这是人类历史上第一次将 TBCs 美国先后把 TBCs 应用于 JT8D 和 JT9D 发动中期，TBCs 技术获得了突破进展，ZrO2-12Y2片上的应用，标志着现代 TBCs 技术的开始[机和民用航空发动机不可或缺的关键技术。此用也越来越广泛。体系
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米8YSZ粉的热处理对等离子喷涂涂层热震性能的影响[J]. 陈涛,惠宇,胥佳颖,邹兵林,曹学强,赵修建. 中国稀土学报. 2016(02)
[2]热障涂层材料制备及失效机理的研究进展[J]. 张而耕,陈强,黄彪,王琴雪,朱州. 陶瓷学报. 2016(01)
[3]热喷涂技术的研究现状与发展趋势[J]. 蔡宏图,江涛,周勇. 装备制造技术. 2014(06)
[4]大气等离子喷涂热障涂层的失效机理及研究进展[J]. 吴秀刚,李晨希. 材料保护. 2013(10)
[5]等离子喷涂涂层的研究进展[J]. 唐家伟,谢淑兰,潘鑫. 热喷涂技术. 2011(02)
[6]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)
[7]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)
[8]热障涂层材料性能和失效机理研究进展[J]. 马维,潘文霞,吴承康. 力学进展. 2003(04)
[9]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]磁铁铅矿型LnMeAl11O19热障涂层材料的合成及性能研究[D]. 陆浩然.清华大学 2015
[2]A2Zr2O7型稀土锆酸盐材料的组织结构与物理性能研究[D]. 刘占国.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3601980
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3601980.html
