基于铝控制及表面改性提高热障涂层寿命关键技术及机理

项目名称： 基于铝控制及表面改性提高热障涂层寿命关键技术及机理

项目编号： No.U1333107

项目类型： 联合基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 韩志勇

作者单位： 中国民航大学

项目金额： 36万元

中文摘要： 热生长氧化物的成分、形态和演化一直是关系到航空发动机热障涂层服役寿命的关键和核心问题。本申请针对热障涂层的结构特点，使用电子束蒸发镀膜结合强流脉冲电子束表面改性技术对热障涂层结合层表面进行成分和微结构设计，通过结合层中Al原子的含量、扩散、氧化行为的可控技术研究，获得致密、稳定的Al2O3氧化层的形成工艺，实现热生长氧化物的可控制生长；通过系统表征Al原子含量与微观结构及Ni、Cr、Co等其他金属元素的扩散、氧化方式之间的关系，获得Al含量、分布对热生长氧化物生长和演化的影响规律及机理；通过研究热生长氧化物的应力状态和水平，总结和建立Al含量变化-热生长氧化物-热障涂层服役使用寿命三者之间的关系，获得热生长氧化物界面应力释放技术，揭示热障涂层循环氧化后的失效机制。通过本项目的研究，为保障民用航空器发动机的持续适航提供科学依据和技术支撑。

中文关键词： 热障涂层；原子扩散；气相沉积；表面改性；界面性能

英文摘要： The content、configuration and evolvement of thermal growth oxide (TGO) have always been the focus of extending the lifetime of thermal barrier coatings (TBCs). In this project, using electric beam vacuum deposition (EBVD) and high current pulsed electron beams (HCPEB) technology, component and microstructure on bond coat surface in TBCs are designed according to the TBCs characteristics. Through the investigation of content、diffusion、oxidation behavior of Al atom, the evolvement of TGO will be controled by getting uniform and stabilized Al2O3. Subsequently, the relationships between Al content、distribution with evolvement of TGO will be established by systematically characterizing the microstructure induced by the surface treatments and oxidation of Ni、Cr、Co. By the investigation of the state and stress level of TGO and established of the relations between Al content-TGO-TBCs lifetime, residual stress will be released and the failure mechanism of cyclic oxidation TBCs will be revealed. The project will provide a scientific basis and technical support for the continued airworthiness of gas turbine engines.

英文关键词： thermal barrier coatings；Atomic diffussion；Vacuum deposition；Surface modification；Interface Properties