热障涂层双层粘结层的结构调控及机理研究

发布时间：2024-01-31 08:27

　　等离子喷涂热障涂层系统(TBCs)中各层之间的热膨胀失配显著影响TBCs的寿命。为了降低不利影响,提升TBCs寿命,本文设计制备了具有双层结构粘结层(孔隙层+氧化层)的热障涂层。采用气罩等离子喷涂在基体为镍基高温合金Inconel 738的表面沉积材料为CoNiCrAlY的孔隙层,超音速火焰喷涂(HVOF)在孔隙层上方沉积材料为CoNiCrAlY的氧化层。通过调整孔隙层与氧化层的厚度比值(即,A型:1:2和B型:2:1)制备了两种热障涂层。通过将两种涂层在1000℃下不同时间的高温氧化试验及1120℃下的热循环试验,研究了两种双层粘结层热障涂层的抗高温氧化性能、热循环寿命及开裂模式。结果表明,孔隙层具有典型的层状结构且内部无氧化;氧化层具有较致密的微观结构,内部存在分布均匀的α-Al₂O₃。这两种类型试样中孔隙层的厚度为约60μm和120μm,氧化层厚度约为120μm和60μm。氧化层的热膨胀系数约为11.6×10^-6K^-1,远低于孔隙层(12.0×10^-6K^-1

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1航空发动机叶片剖面及热障涂层显微结构

图1-1航空发动机叶片剖面及热障涂层显微结构[6]一般有五层构成，分别是：扩散阻挡层、应力控制层层及抗腐蚀层，各层都具有特定的功能，涂层材料的。由于复合涂层具有多层的结构，使热障涂层系统中目前仍处于试验及研制阶段。现今普遍用于航空发动涂层系统。

图1-2多种类型热障涂层结构示意图（ａ）双层结构；（ｂ）梯度结构；（c）复合结构

图1-1航空发动机叶片剖面及热障涂层显微结构[6]复合涂层一般有五层构成，分别是：扩散阻挡层、应力控制层、抗腐蚀和抗氧化层、热障层及抗腐蚀层，各层都具有特定的功能，涂层材料的选取根据具体使用环境决定。由于复合涂层具有多层的结构，使热障涂层系统中各层间存在的问题复杂化，目前仍处....

图1-3热障涂层典型结构示意图

图1-3热障涂层典型结构示意图[1]SUB）的基体需承受机械载荷及高温热载荷，因此基体材料强度高等特点。目前，基体主要采用镍基合金、钴基合金。在高温环境下镍基合金的强度、耐高温性能最单晶或多晶的镍基高温合金。并且为了得到一些特殊素[1]。在材料制备方面，现今普遍使用铸造单晶的....

图1-4等离子喷涂制备金属粘结层典型形貌

并加速成为高速融化或半融化液滴，然后喷向经其温度可达20000℃。经加热加速的液滴依次形成涂层，故等离子喷涂制备的涂层具有层状因其自身热源温度较高。能熔化大部分材料粉金属粘结层，又可沉积表面陶瓷层。等离子喷，涂层与基体的结合强度由基体的粗糙表面与由于其在制备过程中，焰流加热产生....

本文编号：3891267