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热障涂层中的低压等离子喷涂技术应用《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:03:50 阅读: 来源:手提秤厂家

2016-05-16 10:07:48来源: 贤集网

低压等离子喷涂技术最早在航空航天领域制备热障涂层获得应用。热障涂层应用于航空涡轮发动机涡轮叶片,可有效降低热端部件温度,延长叶片寿命,提高飞行发动机推力和效率。在先进的航空发动机中,热障涂层技术被列为与高温结构材料、 高效冷气并重的先进航空发动机涡轮叶片的三大关键技术之一。

美国国家航空航天局( NASA) 将热障涂层技术应用于航空航天领域,最早是在X-15 型火箭飞机的喷火管上喷涂ZrO2-CaO/NiCr热障涂层,而在J-75型发动机叶片上使用 ZrO2-Y2O3 /NiCrAlY 热障涂层进行隔热防护。热障涂层一般由陶瓷隔热面层和金属粘接底层组成,陶瓷隔热面层可有效降低基体表面温度,金属粘接底层可改善陶瓷面层和基体合金的物理相容性及基体的抗氧化能力。

低压等离子喷涂制备的热障涂层含氧量低、致密度高。NASA采用LPPS技术制备8% Y2O3-ZrO2涂层,应用于航天飞机发动机部件,使用寿命是大气等离子喷涂涂层部件的5倍左右。采用LPPS技术在普通钢上制备YSZ热障涂层,随压力增加,粉末熔化越充分,致密度越高。

与APS技术相比,LPPS技术制备的YSZ涂层表面粗糙度更低。采用LPPS技术制备 YSZ 涂层中柱状晶和等轴晶比例随气氛压力改变而变,超低压下可获得完全柱状组织。热障涂层的抗氧化性和抗热震性能很大程度上取决于粘接层的结构和组成, 粘接层成分一般为 NiCrAlY 或 NiCoCrAlY,粘接层的微观结构直接影响热障涂层的效能。

在高温镍基合金采用LPPS技术制备NiCoCrAlTaY底层,采用大气等离子喷涂8%Y2O3-ZrO2陶瓷层,高温热处理后,涂层的晶粒明显长大;随氧化物厚度的增加,应力增大,涂层剥落失效。当陶瓷层致密度要求极高时(如要求高耐磨、耐腐蚀性涂层),可采用真空等离子喷涂技术制备。如制备具有一定的孔隙率的陶瓷层( 如热障涂层) 时,一般采用大气等离子喷涂制备。但目前采用LPPS 技术制备热障涂层设备昂贵、成本高,并难以喷涂尺寸大和形状不规则的工件。

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