航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状

贾宜委,王鹤峰,王宇迪,赵帅,昂康 (太原理工大学 机械与运载工程学院,太原 030024)
摘要:热障涂层是一种可以有效保障航空发动机涡轮叶片正常工作,同时显著提高其工作效率和服役时间的表面防护技术。热障涂层的性能在很大程度上影响叶片的承温和抗腐蚀能力,进而间接影响航空发动机的服役性能。涂层性能主要受其结构和材料2 个方面的影响。介绍了涂层结构的优缺点和研究进展,当前常见的结构形式有双层结构、多层结构和梯度结构;介绍了粘结层材料的研究进展;对陶瓷层材料的研究进展进行了详述,如YSZ 的掺杂改性、A2B2O7 型化合物、钙钛矿结构材料以及近年来兴起的几种高熵陶瓷材料,其中高熵陶瓷材料包括:高熵稀土钽酸盐、铝酸盐、锆/铪酸盐、磷酸盐、硅酸盐以及高熵稀土氧化物,分别从热导率、热膨胀系数、断裂韧性、热循环寿命和抗腐蚀能力等方面对其进行介绍;概述了热障涂层常见的几种失效形式如:TGO 失效、、CMAS 腐蚀以及高温烧结,并且对其发生机理进行简要的介绍;展望了热障涂层未来的发展趋势和方向。
关键词:航空发动机;热障涂层;涂层结构;涂层材料;涂层失效形式

目录介绍

1 热障涂层的结构
2 热障涂层-粘结层材料
2.1 MCrAlY合金
2.2 NiAl合金
3 热障涂层-陶瓷层材料
3.1 YSZ掺杂改性
3.2 A2B2O7型化合物
3.3 钙钛矿结构材料
3.4 高熵陶瓷材料
4 热障涂层失效机制
4.1 TGO失效
4.2 CMAS及熔盐腐蚀
4.3 高温烧结
5 总结及展望

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