電火花-EB-PVD制備熱障涂層的熱循環(huán)及熱機(jī)械疲勞性能研究.pdf

1、熱障涂層技術(shù)是提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前已廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室和發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上，涂覆熱障涂層能夠降低基底合金的表面溫度，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻氣體量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口溫度，從而提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。熱障涂層的發(fā)展目標(biāo)是制備具有更高使用溫度，更大的隔熱效果，更長的使用壽命的涂層。目前陶瓷表層的制備工藝主要是EB-PVD，而粘結(jié)層的制備還停留在原先的多弧離子鍍等工藝，對(duì)于電火花沉積粘結(jié)層的研究還比較少，更少的是在電火花沉積粘結(jié)層

2、的基礎(chǔ)上利用EB-PVD沉積陶瓷涂層，以此為基礎(chǔ)的熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)、熱機(jī)械疲勞試驗(yàn)也就少之又少。
　　電火花技術(shù)沉積粘結(jié)層的涂層厚度、組織形貌、表面粗糙度等特性對(duì)以后制備陶瓷涂層有著深遠(yuǎn)的影響，因此本文系統(tǒng)的研究了各個(gè)參數(shù)條件下，電火花沉積NiCoCrAlYTa粘結(jié)層的瞬時(shí)厚度、微觀組織結(jié)構(gòu)、表面粗糙度、缺陷敏感度等特性，得到在電壓40V、電容420μf、頻率530Hz的參數(shù)條件下，涂層的質(zhì)量最好，同時(shí)又可以滿足沉積速率的要求。

3、　　以此參數(shù)為基礎(chǔ)，制備了多組光滑的NiCoCrAlYTa涂層試樣，然后進(jìn)行不同時(shí)間(0h、2h、5h、10h)的預(yù)氧化，接著制備陶瓷涂層。通過循環(huán)氧化實(shí)驗(yàn)對(duì)試樣的熱震性能進(jìn)行了測(cè)試，統(tǒng)計(jì)分析得到未預(yù)氧化試樣的抗熱震性最好，并且試樣的抗熱震性隨著預(yù)氧化時(shí)間的增長而變差;通過SEM-EDS等分析，認(rèn)為這是陶瓷層和粘結(jié)層的結(jié)合力大小與TGO層生長的不均勻性相互作用的結(jié)果。
　　對(duì)熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)過程中試樣的增重進(jìn)行稱量，繪制氧化動(dòng)力學(xué)曲線得

4、到預(yù)氧化5h和10h的試樣抗氧化性最好，預(yù)氧化2h的試樣抗氧化性最差，原因是陶瓷涂層的壽命與預(yù)氧化形成的致密的氧化鋁薄膜共同作用的結(jié)果。
　　通過裸棒、NiCoCrAlYTa涂層試驗(yàn)棒、熱障涂層試驗(yàn)棒的熱機(jī)械疲勞試驗(yàn)，我們得到，熱障涂層試樣棒的熱機(jī)械疲勞壽命最長，裸棒次之，NiCoCrAlYTa涂層試驗(yàn)棒的熱機(jī)械疲勞壽命最差。通過試樣對(duì)疲勞斷口的分析，我們得到NiCoCrAlYTa涂層的脆性斷裂對(duì)試樣的熱機(jī)械疲勞有不利的影響，熱障