高能等离子喷涂垂直裂纹热障涂层研究

发布时间：2017-02-10 08:25

  本文关键词：高能等离子喷涂垂直裂纹热障涂层研究，由笔耕文化传播整理发布。

《北京理工大学》 2015年

高能等离子喷涂垂直裂纹热障涂层研究

赵云  

【摘要】：本文针对热障涂层在服役过程中存在的早期失效问题，从改善热障涂层结构的角度，探索带有垂直裂纹的热障涂层(Dense Vertically Cracked TBCs, DVC)的制备方法，以提高其使用寿命。通过调整高能等离子喷涂工艺参数，研究了单次沉积厚度、基体温度与粗糙度对垂直裂纹热障涂层制备的影响，并成功制备了带有垂直裂纹的热障涂层，探讨分析了有、无垂直裂纹对热障涂层抗热冲击性能的影响。 研究结果表明，当基体温度在650-800℃之间、单次沉积厚度为20μm、表面粗糙度Ra为3.85μm时，有利于垂直裂纹的形成；当单次沉积厚度增至40μm时，涂层内会产生水平裂纹；当基体温度由650-725℃升至725-800℃时，垂直裂纹密度由1条/mm增加至2条/mm；当表面粗糙度增至6.30μm时，不利于垂直裂纹的形成。，DVC热障涂层热冲击寿命与无垂直裂纹热障涂层相当，均为70次，这与粘结层在喷涂过程中由于高温而发生的氧化有关。无垂直裂纹热障涂层热冲击失效过程主要包括：(1)热冲击初期，在热应力作用下陶瓷层内萌生垂直和水平裂纹；(2)垂直裂纹和水平裂纹贯通导致涂层表面颗粒剥落；(3)TGO形成三种结构：深颜色氧化铝组成的单层结构、深颜色氧化铝与浅颜色尖晶石相组成的双层结构和“岛状”结构，之后TGO附近产生水平裂纹，最终导致涂层失效。垂直裂纹热障涂层热冲击失效过程主要包括：(1)热冲击初期，涂层内萌生明显的垂直裂纹；(2)随着热冲击的进行，垂直裂纹附近以及TC/BC界面附近萌生水平裂纹；(3)TGO形成三种结构，与无垂直裂纹涂层内TGO相同，之后随着热应力的增加，在TC/BC界面处萌生水平裂纹，，导致涂层失效。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.442
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李美姮;胡望宇;孙晓峰;管恒荣;胡壮麒;;热障涂层的研究进展与发展趋势[J];材料导报;2005年04期

2 周宏明;易丹青;余志明;肖来荣;;热障涂层的研究现状与发展方向[J];材料导报;2006年03期

3 周洪;李飞;何博;王俊;孙宝德;;热障涂层材料研究进展[J];材料导报;2006年10期

4 张丹华;王璐;郭洪波;宫声凯;;多元稀土氧化物掺杂二氧化锆基陶瓷材料的热物理性能[J];复合材料学报;2011年02期

5 周益春;刘奇星;杨丽;吴多锦;毛卫国;;热障涂层的破坏机理与寿命预测[J];固体力学学报;2010年05期

6 牟仁德;何利民;陆峰;陶春虎;;热障涂层制备技术研究进展[J];机械工程材料;2007年05期

7 肖祁陵;贺洪波;邵淑英;邵建达;范正修;;沉积温度对氧化钇稳定氧化锆薄膜残余应力的影响[J];光学学报;2008年05期

8 何箐;李嘉;詹华;汪瑞军;王伟平;;粘结层和陶瓷层厚度对纳米结构热障涂层性能的影响[J];表面技术;2013年01期

9 周长海;张一;张秋明;李垚;;热障涂层寿命预测的研究现状及展望[J];材料保护;2013年03期

10 黄亮亮;孟惠民;唐静;;纳米结构热障涂层研究进展[J];材料工程;2014年08期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 涂漫燕;刘一华;;涂层对V形切口断裂影响的有限元分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年02期

2 许卫宝;刘保果;宋遒志;;Thermal insulation and cooling properties of thermal barrier coatings of flame baffles[J];Journal of Beijing Institute of Technology;2011年04期

3 张强;杨冠军;李长久;李成新;;冷喷涂纳米结构NiCrAlY涂层在氩气气氛中的氧化行为[J];中国表面工程;2008年06期

4 张伟;郭永明;陈永雄;;热喷涂技术在产品再制造领域的应用及发展趋势[J];中国表面工程;2011年06期

5 宋希文;于海涛;牛晓庆;谢敏;郭巍;赵鸣;安胜利;牟仁德;何利民;;稀土掺杂ZrO_2基热障涂层陶瓷材料研究进展[J];内蒙古科技大学学报;2009年03期

6 马骏;文雄伟;张华堂;李路明;;超声激励电压对等离子喷涂ZrO_2热障涂层结合强度的影响[J];材料保护;2008年02期

7 徐娜;李晨希;李荣德;尹红霞;;功能梯度材料的制备、应用及发展趋势[J];材料保护;2008年05期

8 章桥新;王晓辉;张亮;;等离子喷涂纳米ZrO_2-8%Y_2O_3涂层的结构及性能[J];材料保护;2009年01期

9 李晨希;尹红霞;徐娜;孙克君;徐婷婷;;粘结层喷涂方法对铜基体与热障涂层结合强度的影响[J];材料保护;2009年04期

10 刘春阳;林晓娉;王铁宝;张丽娟;王志平;丁昆英;;超音速微粒轰击粘结层对热障涂层抗氧化性能的影响[J];材料保护;2009年07期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 张强;杨冠军;李成新;李长久;;冷喷涂纳米结构NiCrAlY涂层在氩气气氛中的氧化特性研究[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集（一）[C];2008年

2 邱明波;刘志东;田宗军;张有;黄因慧;;绝缘涂层构件电化学放电小孔加工电流特性研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年

3 李芹;张鹏;程玉贤;王博;;EB-PVD制备ZrO_(2·)Y_2O_3/NiCoCrAIY热障涂层工艺研究[A];第十五届中国科协年会第13分会场：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集[C];2013年

4 赵扬;陈军;林莉;李喜孟;雷明凯;;表面防护涂层的无损检测与评价研究现状[A];第八届全国表面工程学术会议暨第三届青年表面工程学术论坛论文集（二）[C];2010年

5 杨晓剑;田玉亮;刘海飞;田晔;;MCrAlY涂层国内外发展概况[A];第八届全国表面工程学术会议暨第三届青年表面工程学术论坛论文集（三）[C];2010年

6 李大川;赵华玉;钟兴华;周霞明;陶顺衍;;基体温度对大气等离子体喷涂YSZ涂层微结构的影响[A];第九届全国表面工程大会暨第四届全国青年表面工程论坛论文集[C];2012年

7 王亮;钟兴华;杨加胜;赵华玉;刘晨光;邵芳;杨凯;陶顺衍;王铀;;陶瓷层内部裂纹分布形态对热障涂层热震过程中TGO处应力影响的数值模拟研究[A];第十届全国表面工程大会暨第六届全国青年表面工程论坛论文集（二）[C];2014年

8 柴怡君;林晨;李跃明;;考虑化学氧化效应时热障涂层氧化物的生长规律[A];中国计算力学大会2014暨第三届钱令希计算力学奖颁奖大会论文集[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 宋鹏;铂铝合金粘结涂层的高温氧化行为研究[D];昆明理工大学;2010年

2 宋建荣;7YSZ/Al_2O_3/Ni-343多层热障涂层的同步合成及其性能研究[D];武汉理工大学;2010年

3 欧阳静;氧化锆基功能材料的制备与性能研究[D];中南大学;2010年

4 刘怀菲;二元稀土氧化物复合稳定氧化锆热障涂层材料的制备及性能研究[D];中南大学;2011年

5 陈亚军;热障涂层热生长氧化物形成及生长过程的干预与控制研究[D];天津大学;2010年

6 王宏宇;纳米颗粒增强NiCoCrAlY激光熔覆涂层制备及其特性研究[D];南京航空航天大学;2010年

7 王文权;等离子喷涂纳米陶瓷热障涂层组织与性能研究[D];吉林大学;2005年

8 宫文彪;等离子喷涂三元纳米ZrO_2-Y_2O_3/CeO_2热障涂层的组织与性能研究[D];吉林大学;2007年

9 牟仁德;热障涂层隔热性能研究[D];北京航空材料研究院;2007年

10 周洪;钛合金表面纳米热障涂层的制备与组织性能及其表面激光重熔的研究[D];上海交通大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 胡雪磊;冷喷涂金属/陶瓷热障涂层沉积特性和防护机理研究[D];中国海洋大学;2010年

2 黄祺;大气等离子喷涂制备三元纳米YSZ热障涂层及性能研究[D];武汉理工大学;2011年

3 马东林;特征喷涂参数对等离子喷涂氧化铝涂层的微观结构及性能影响[D];西华大学;2011年

4 王存霞;强流脉冲电子束辐照ZrO_2陶瓷涂层表面改性[D];大连理工大学;2011年

5 曲伟;强流脉冲电子束对热障涂层表面封装的数值模拟[D];大连理工大学;2011年

6 郭雁军;低温烧结8YSZ的微观组织结构及力学性能研究[D];中南大学;2011年

7 张宇翔;氧化铝基体喷涂Y-ZrO_2制备工艺及多层复合材料性能研究[D];华南理工大学;2011年

8 蒋俊平;曲面结构的热障涂层系统残余应力有限元模拟分析[D];湘潭大学;2011年

9 苏鹏;圆柱体结构热障涂层三维应力场预测及界面屈曲破坏分析[D];湘潭大学;2011年

10 吴多锦;热障涂层界面破坏实时测试分析及实验模拟系统的研制[D];湘潭大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王鲁,吕广庶,王富耻,范天佑;功能梯度热障涂层热负荷下的有限元分析[J];兵工学报;1999年01期

2 徐惠彬,宫声凯,陈立强,张春霞;热、力耦合作用下热障涂层的失效机制[J];北京航空航天大学学报;2004年10期

3 刘喜华,毛红,宋波,傅强;La_2O_3-CeO_2-ZrO_2粉的制备及性能[J];北京科技大学学报;2004年04期

4 王鲁，王富耻，吕广庶，张丽华，范天佑;ZrO2-ZiCrAl系功能梯度热障涂层界面残余热应力研究[J];北京理工大学学报;1998年05期

5 王学兵,张幸红,杜善义;梯度热障涂层的研究现状[J];中国表面工程;2004年03期

6 李其连;等离子喷涂ZrO_2热障涂层热冲击破坏研究[J];中国表面工程;2004年03期

7 应保胜,高全杰,但斌斌;等离子喷涂涂层中残余应力分析[J];表面技术;2004年01期

8 宋希文;于海涛;牛晓庆;谢敏;郭巍;赵鸣;安胜利;牟仁德;何利民;;稀土掺杂ZrO_2基热障涂层陶瓷材料研究进展[J];内蒙古科技大学学报;2009年03期

9 陈炳贻;航空发动机用热障涂层的发展[J];材料保护;1997年02期

10 刘凤岭;面向21世纪的热障涂层结构设计[J];材料保护;2000年01期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 李伟信;张跃;;热障涂层寿命的计算机优化方法[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 陈和兴;镍基合金基体热障涂层界面扩散和反应的研究[D];中南大学;2004年

2 毛卫国;热—力联合作用下热障涂层界面破坏分析[D];湘潭大学;2006年

3 王璟;锆酸镧热障涂层研究[D];国防科学技术大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘社宁;热障涂层TGO生长机制与涂层失效机制的研究[D];河北工业大学;2008年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 毕晓昉,郭洪波,宫声凯,徐惠彬;电子束物理气相沉积热障涂层抗高温腐蚀性能的研究[J];中国腐蚀与防护学报;2002年02期

2 武颖娜,王冰,华伟刚,王福会,宫骏,孙超,黄荣芳,闻立时;热障涂层的研究和发展[J];材料导报;2002年08期

3 王贻谦,崔凤梅,吴世国;热障涂层技术在氧化炉上的应用[J];腐蚀科学与防护技术;2002年04期

4 管恒荣,李美姮,孙晓峰,张重远,金涛,赵乃仁,胡壮麒,胡望宇,宫声凯;高温合金热障涂层的氧化和失效研究[J];金属学报;2002年11期

5 林锋,蒋显亮;热障涂层的研究进展[J];功能材料;2003年03期

6 毛卫国,周益春;热循环下热障涂层中的残余应力场预测[J];湘潭大学自然科学学报;2003年03期

7 张玉娟,张玉驰,孙晓峰,管恒荣,胡壮麒,沈嘉年;热障涂层的发展现状[J];材料保护;2004年06期

8 王学兵,张幸红,杜善义;梯度热障涂层的研究现状[J];中国表面工程;2004年03期

9 徐惠彬,宫声凯,陈立强,张春霞;热、力耦合作用下热障涂层的失效机制[J];北京航空航天大学学报;2004年10期

10 杨丽,卢鑫,周益春;用于热障涂层氧化测量的复阻抗谱中等效电路参数的确定[J];湘潭大学自然科学学报;2005年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李伟信;张跃;;热障涂层寿命的计算机优化方法[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

2 代辉;李佳艳;曹学强;;热障涂层新材料[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年

3 张伟旭;范学领;王铁军;;热障涂层强度机理研究现状及展望[A];第十五届中国科协年会第7分会场：先进能源开发装置中的关键力学问题研讨会论文集[C];2013年

4 冯雪;;热障涂层的动静态热力耦合响应[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

5 刘奇星;蒋俊平;毛卫国;杨丽;周益春;;热循环条件下涡轮叶片热障涂层系统的有限元模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

6 周益春;桥田俊之;段祝平;;热障涂层的热-力耦合破坏机制[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年

7 唐达培;高庆;江晓禹;;金属/陶瓷梯度热障涂层[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

8 徐惠彬;宫声凯;张春霞;冀晓鹃;陈立强;韩小平;;热障涂层结构设计与服役环境模拟实验研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年

9 周益春;邹金龙;;热障涂层系统的氧化扩散-动力学模型[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

10 宋波;刘喜华;张梅;王福明;;La_2O_3-CeO_2-ZrO_2热障涂层材料研究[A];2004年全国冶金物理化学学术会议专辑[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 于洋;[N];中国化工报;2014年

2 马宽新;[N];中国航空报;2009年

3 记者 沈谦　通讯员 马宽新;[N];陕西日报;2009年

4 于洋 张兆军;[N];科技日报;2014年

5 李思闽　整理;[N];中国航空报;2011年

6 长春;[N];中国矿业报;2004年

7 张凌 董芝会;[N];中国航空报;2006年

8 王迅;[N];中国有色金属报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王璟;锆酸镧热障涂层研究[D];国防科学技术大学;2009年

2 何博;钛合金表面热障涂层的制备与研究[D];上海交通大学;2008年

3 宋建荣;7YSZ/Al_2O_3/Ni-343多层热障涂层的同步合成及其性能研究[D];武汉理工大学;2010年

4 刘怀菲;二元稀土氧化物复合稳定氧化锆热障涂层材料的制备及性能研究[D];中南大学;2011年

5 陈和兴;镍基合金基体热障涂层界面扩散和反应的研究[D];中南大学;2004年

6 毛卫国;热—力联合作用下热障涂层界面破坏分析[D];湘潭大学;2006年

7 牟仁德;热障涂层隔热性能研究[D];北京航空材料研究院;2007年

8 刘奇星;热障涂层涡轮叶片失效的有限元模拟[D];湘潭大学;2012年

9 韩玉君;热喷涂热障涂层的界面化合物组成控制及其高温失效机理研究[D];天津大学;2013年

10 陈亚军;热障涂层热生长氧化物形成及生长过程的干预与控制研究[D];天津大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘春阳;粘结层表面状态对热障涂层使用寿命影响的研究[D];河北工业大学;2009年

2 邹金龙;热障涂层界面氧化的热力学理论分析[D];湘潭大学;2004年

3 丁艳霞;热障涂层中界面形貌对涂层系统中应力影响的研究[D];吉林大学;2007年

4 范兵;具有热障涂层喷管的温度场和应力场的仿真计算[D];重庆大学;2003年

5 吴多锦;热障涂层界面破坏实时测试分析及实验模拟系统的研制[D];湘潭大学;2011年

6 邝宣科;预处理改善纳米热障涂层性能研究[D];上海工程技术大学;2012年

7 吴锦杨;自愈合热障涂层的制备和研究[D];华中科技大学;2012年

8 钟志春;热障涂层表面开裂与界面剥离失效的声发射定量评价[D];湘潭大学;2013年

9 孙颖;涡轮叶片热障涂层结构状态超声检测方法研究[D];南昌航空大学;2013年

10 逄颖;热障涂层金属底层晶粒细化及其对涂层性能的影响[D];中国民航大学;2008年

  本文关键词：高能等离子喷涂垂直裂纹热障涂层研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：241449