郑蕾
,
郭洪波
,
郭磊
,
彭徽
,
宫声凯
,
徐惠彬
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.002
介绍先进燃气涡轮发动机热障涂层的研究背景、意义和现状;综述近年来国内外在新一代超高温热障涂层方面的研究进展,包括新型超高温、高隔热陶瓷隔热层材料,1150℃以上抗高温氧化、与先进单晶高温合金化学匹配的新型金属黏结层材料,长寿命、高可靠性热障涂层结构设计以及先进热障涂层制备技术;分析发动机环境下CMAS沉积物对热障涂层的损伤机理以及相关的CMAS防护方法;最后展望新一代超高温热障涂层的发展动向及研究热点.
关键词:
发动机
,
热障涂层
,
陶瓷
,
金属
,
高温
,
单晶高温合金
温顺达
,
陈立强
,
宫声凯
,
徐惠彬
,
彭徽
稀有金属材料与工程
采用电子束物理气相沉积法(EB-PVD)在定向凝固Ni基高温合金DZ125基体上制备了NiCoCrA1Y粘结层和YSZ陶瓷层,研究了高温拉压环境下热障涂层的失效模式,并对其进行了有限元分析.实验结果表明,热障涂层的失效与仅受热载荷作用下的有很大不同,仅有热载荷作用下的热障涂层裂纹多萌生于热氧化层(TGO)内部,进而扩展引起热障涂层的失效.而高温拉压试验后热障涂层体系存在两种裂纹,分别萌生于TGO/粘结层界面和粘结层/扩散层界面附近.有限元模拟结果显示TGO/陶瓷层和TGO/粘结层处存在应力状态的转变和应力值的突变,径向应力的突变导致了界面分离现象的产生,而轴向应力的突变加速了垂直于界面裂纹的扩展,并导致了试样的最终断裂.
关键词:
热障涂层
,
电子束物理气相沉积
,
有限元模拟
,
失效
苗文辉
,
王璐
,
郭洪波
,
彭徽
,
王凯
,
宫声凯
复合材料学报
航空发动机涡轮叶片工作时表面经常产生CaO-MgO-Al2O3-SiO2（简称CMAS）等沉积物。本文中研究了电子束物理气相沉积（EB-PVD）制备ZrO2热障涂层（TBCs）在CMAS环境下的热循环行为及失效机制。结果表明, 在1200℃热冲击条件下, 表面涂覆CMAS的热障涂层的热循环寿命低于100次, 而未涂覆CMAS的涂层寿命达到500次以上, CMAS 的存在加速了热障涂层的剥落失效。在1200℃经过210次循环后, ZrO2陶瓷层与CMAS之间形成了约8 μm厚的互反应区, 其形成主要与CMAS中Ca^2＋内扩散有关。CMAS环境下热障涂层陶瓷层产生大量横向裂纹, 涂层的失效主要以陶瓷层片状剥落为主。
关键词:
热障涂层
,
循环热冲击
,
CMAS
,
互反应区
,
失效
袁小虎
,
郭洪波
,
彭徽
,
宫声凯
复合材料学报
通过高温固相合成方法制备了烧绿石结构Gd2Zr2O7陶瓷材料,研究了其高温相稳定性和热物理性能.采用电子束物理气相沉积方法制备了Gd2Zr2O7-8YSZ(8％ Y2O3-ZrO2)双陶瓷层结构热障涂层,分析了涂层顶层的晶体结构和原子数量比.结果表明,Gd2Zr2O7在室温至1500℃范围内具有良好的相稳定性,比第一代热障涂层8YSZ的高温相稳定区间提高250℃以上.Gd2Zr2O7块材的热膨胀系数在100～1500℃范围内介于8.8×10-6～11.0×10-6 K-1之间,与8YSZ接近;在1000～1400℃高温区间,热导率约为1.0 W(m·K)-1,比8YSZ降低一半左右.沉积制得的Gd2Zr2O7涂层化学成分符合化学计量比,为烧绿石结构,涂层呈现典型的柱状晶结构.
关键词:
Gd2Zr2O7
,
Y2O3-ZrO2
,
热物理性能
,
电子束物理气相沉积
,
热障涂层
秦磊
,
彭徽
,
郭洪波
,
宫声凯
,
徐惠彬
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00532
采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)方法在DZ125镍基高温合金上制备了CoCrAlY涂层,经过高温氧化扩散处理后,通过物理方法去除不同深度的涂层,采用相同的工艺重新制备了CoCrAlY涂层.研究了高温扩散过程中再涂覆CoCrAlY涂层与DZ125合金基体界面的互扩散行为及涂层的高温氧化行为.结果表明,去除涂层的深度对再涂覆涂层与合金界面的扩散行为以及涂层的高温氧化性能有重要影响.再涂覆涂层经高温氧化后形成的贫Al区厚度均小于首次涂覆涂层,且去除的深度越浅,贫Al区的厚度越薄.当涂层去除至互扩散区(IDZ)底部时,再涂覆涂层经高温氧化后形成的IDZ厚度与首次涂覆涂层相当,且氧化膜厚度较薄.
关键词:
DZ125合金
,
再涂覆
,
CoCrAlY涂层
,
互扩散
