熱障涂層粘結(jié)層成分優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、熱障涂層是現(xiàn)代高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料，廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)高溫核心部件，它可以大幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度和使用壽命。但是，熱障涂層長(zhǎng)時(shí)間在高溫和熱循環(huán)的環(huán)境中服役后，會(huì)使陶瓷層和氧化層從金屬基體界面脫落，失去保護(hù)作用，造成巨大的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。研究發(fā)現(xiàn)，熱障涂層的粘結(jié)層的抗氧化性能是決定熱障涂層壽命的主要因素，而粘結(jié)層的成分是影響粘結(jié)層的高溫抗氧化性質(zhì)的主要原因。
　　本課題在熱障涂層粘結(jié)層的成分影響熱障涂層的失效方面進(jìn)行了研究

2、。熱障涂層的粘結(jié)層是由鎳鋁合金固溶其它金屬元素（如Pt，Cr，Co等）構(gòu)成。粘結(jié)層中Al含量和微量金屬元素的含量是粘結(jié)層高溫抗氧化性質(zhì)的主要決定因素，此外，向粘結(jié)層添加少量的活性元素也能顯著提高氧化層的壽命。為避免基體合金元素?cái)U(kuò)散的影響，本課題采用鎳鋁合金塊材，分別研究Al，Hf和Zr元素對(duì)鎳鋁合金的高溫抗氧化性質(zhì)的影響，如對(duì)金屬-氧化層的界面粗糙度，氧化層的殘余應(yīng)力，氧化層的生長(zhǎng)速率，壽命以及失效方式等。通過(guò)此研究，目標(biāo)是獲得具有最佳

3、成分的鎳鋁粘結(jié)層。
　　在本課題中，采用 Cr3+離子熒光光譜無(wú)損檢測(cè)鎳鋁合金表面氧化層的殘余應(yīng)力，采用掃描電子顯微鏡和圖像分析軟件獲得合金與氧化層的界面粗糙度，采用3D光學(xué)表面輪廓儀檢測(cè)氧化層表面粗糙度。
　　研究發(fā)現(xiàn)，隨著粘結(jié)層的Al含量增加，鎳鋁合金的高溫抗氧化性能增加；此外，Hf/Zr的添加可以有效提高粘結(jié)層的高溫抗氧化性能，其中，Hf元素含量為0.1at.％時(shí)合金的循環(huán)氧化壽命最長(zhǎng)，Zr元素含量為0.3at.%時(shí)合