热屏障涂层中的柱子的加工-微结构-特性:热化学-机械耐久性的研究
Siddharth Lokachari1,2, Kah Leng1, Acacio Rincon Romero1
1Centre of Excellence in Coating and Surface Engineering, Faculty of Engineering, University of Nottingham, Nottingham NG7 2RD, U.K.
ACS applied materials & interfaces
|February 13, 2024
概括
这项研究开发了用于燃气轮机发动机的新型悬浮等离子喷涂 (SPS) 涂层. 优化微结构增强了热循环弹性,耐侵蚀性和---酸盐 (CMAS) 透性,延长了涂层寿命.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 航空航天工程 航空航天工程
背景情况:
- 燃气轮机发动机需要热屏障涂层 (TBC) 来承受极端温度 (1300-1500°C).
- 升高的运行温度提高了发动机效率,但由于降解机制,挑战了TBC的寿命.
- 新型TBC对于在先进的燃气轮机应用中保持性能和耐用性至关重要.
研究的目的:
- 开发和表征新的悬浮血喷涂 (SPS) 涂层,以提高性能.
- 研究不同SPS微结构对侵蚀,---酸盐 (CMAS) 透和热循环阻力的影响.
- 建立一个框架,以优化SPS涂料的热化学机械抗性.
主要方法:
- 通过修改喷雾参数,开发了一系列SPS涂层.
- 使用微硬度,断裂性,柱子密度和拉曼光谱来对残余应力进行特征化微结构 (树突,侧面,分支,柱状).
- 通过侵蚀,CMAS透和炉子循环测试 (FCT) 评估涂层性能.
主要成果:
- 通过调整喷雾参数,实现了各种SPS微结构 (树突,侧面,分支,柱状).
- 精制的柱状微结构提高了热循环弹性.
- 带有树突分支的柱状微结构增强了侵蚀和CMAS抵抗,增加了涂层寿命.
结论:
- SPS涂层的微观结构显著影响热化学机械性能.
- 优化喷雾参数可以为特定的降解抵抗量身定制微结构.
- 为了开发强大的TBC用于苛刻的燃气轮机应用,需要一个一般的优化框架.
