资源描述：
《航空发动机热障涂层材料体系的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第1期航空学报Vol.21No.12000年1月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAJan.2000文章编号:100026893(2000)0120007206航空发动机热障涂层材料体系的研究徐惠彬,宫声凯,刘福顺(北京航空航天大学材料科学与工程系,北京100083)RECENTDEVELOPMENTINMATERIALSDESIGNOFTHERMALBARRIERCOATINGSFORGASTURBINEXUHui2bin,GONGSheng2kai,LIUFu
2、2shun(DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,China)摘要:介绍了热障涂层的结构、陶瓷表层材料和中间粘结层的材料发展趋势。热障涂层的结构已由经典的双层结构向成分、结构连续变化的梯度结构发展,涂层的寿命有明显的提高。制备方法中电子束物理气相沉积技术具有明显优势。热障涂层表层材料的最佳成分是(质量百分数6%～8%)Y2O3部分稳定的Zr
3、O2陶瓷材料。粘结层体系发展的一个重要趋势是能同时保证力学性能和抗氧化性能的低Al含量NiCoCrAlY。关键词∶热障涂层;ZrO2;涡轮发动机中图分类号:V259文献标识码:AAbstract:Ceramicthermalbarriercoatings(TBCs)havebeenincreasinglyusedtoextendthedurabilityofaircraftgasturbineengine.Thisnotonlyincreasescomponentlifetime,butalsoallow
4、shigherenginetemper2aturesandthereforebetterefficiency.TheTBCsstructurehasbeendevelopedfromtheconventionaltwolay2erstructuretoagradientstructure,whichprovidedmuchbetterthermalcyclelifethantheformerone.Com2paredwiththeplasmaspraytechnique,theelectronbeamph
5、ysicalvapordeposition(EB2PVD)hasledtotheincorporationofverydurablecoatingsonthemostdemandingrotatingturbinecomponents.Theoptimalchemicalcompositionoftheceramictopcoathasbeendeterminedtobe6wt%～8wt%Y2O3stabilizedZrO2(YSZ);however,moretemperatureresistantand
6、moredurableceramiccoatingmaterialsarestillrequiredforthefutureapplications.ThebondcoatmaterialNiCoCrAlYwithmoreCrandlessAlcontentcantakeac2countofadvantagesforbothmechanicalandchemicalpropertiesofthecoatings.Keywords:TBCs;ZrO2;gasturbine从40～70年代研制出的一系列高温合
7、金体[1～4]系,工作温度也已从760℃提高到1050℃。图1表示了发动机工作温度的提高伴随着材料研究的发展过程。在高温合金研究上所取得的巨大进步加之发动机设计上的改进,使发动机的工作温度提高到了1600℃左右,推重比增加了近3倍,发动机的大修时间间隔也从100h延长到了12000h,并且[3,4]油耗量减少了一半。图1发动机材料工作温度的发展70年代以来,发动机工作温度的进一步提冷却技术可以将工作温度进一步提高近400℃,高,主要靠叶片设计上的突破,即气膜冷却技术的但是在降低叶片温度的同时,会不可避免地
8、损失应用来实现的。内部通冷却气体的镍基合金叶片很大一部分能量,使发动机的负担加重;而且气孔的环境工作温度大约在1000℃左右,先进的气膜的加工比较困难也非常昂贵。目前,要想通过单一收稿日期:1998211211;修订日期:1999201206的冷却结构设计使叶片工作温度再提高几百摄氏基金项目:国家自然科学基金资助项目文章网址:http:ööwww.hkxb.net.cnöhkxbö2000ö01ö0007ö度极端困难。人们曾经
