高溫防護涂層技術(shù)

內(nèi)容概要

　　《先進航空材料與技術(shù)叢書：高溫防護涂層技術(shù)》囊括了北京航空材料研究院高溫腐蝕與防護專業(yè)成立五十多年來，在高溫防護涂層技術(shù)基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和工程化方面取得的成果，著重對近十年來的創(chuàng)新性成果進行了系統(tǒng)展示，重點在技術(shù)與應(yīng)用研究成果與分析。

書籍目錄

第1章高溫防護涂層基礎(chǔ) 1.1 概述 1.1.1 高溫防護涂層的歷史發(fā)展 1.1.2高溫防護涂層的作用 1.2 高溫防護涂層的制備與性能要求 1.2.1 高溫防護涂層的分類及制備技術(shù) 1.2.2高溫防護涂層性能要求 1.3 典型高溫防護涂層 1.3.1鋁化物涂層 1.3.2改性的鋁化物涂層 1.3.3 MCrAIY涂層 1.3.4熱障涂層 1.4涂層的退化 1.5 表面處理提高合金抗氧化性 1.5.1預(yù)氧化處理 1.5.2表面細晶化 1.5.3電火花強化 1.5.4離子注入 參考文獻 第2章熱障涂層技術(shù)及其應(yīng)用 2.1 熱障涂層發(fā)展背景 2.2 熱障涂層的研究綜述 2.2.1 熱障涂層的發(fā)展現(xiàn)狀 2.2.2熱障涂層制備技術(shù) 2.3 熱障涂層結(jié)構(gòu)體系 2.3.1雙層結(jié)構(gòu)涂層 2.3.2多層結(jié)構(gòu)涂層 2.3.3梯度結(jié)構(gòu)涂層 2.3.4納米結(jié)構(gòu)熱障涂層 2.4 熱障涂層粘結(jié)層材料 2.5 熱障涂層陶瓷層材料 2.5.1經(jīng)典熱障涂層材料——YSZ 2.5.2 YSZ改性 2.5.3新型熱障涂層材料 2.5.4其他熱障涂層材料 2.6 熱障涂層的熱腐蝕行為 2.6.1 涂層的熱腐蝕產(chǎn)物及相結(jié)構(gòu) 2.6.2涂層的熱腐蝕產(chǎn)物表面微觀形貌 2.6.3 涂層的熱腐蝕產(chǎn)物3D立體表面形貌圖 2.6.4涂層的橫截面形貌圖 2.7 熱障涂層的結(jié)合強度 2.8 熱障涂層的失效機理研究 2.8.1 熱膨脹失配而產(chǎn)生應(yīng)力使涂層失效 2.8.2 由于YSZ相變引起涂層體積變化而使涂層失效 2.8.3 TGO增長引起的涂層失效 2.8.4熱腐蝕引起的涂層退化 2.9 熱障涂層的應(yīng)用 2.9.1 熱障涂層在國外的應(yīng)用 2.9.2熱障涂層在國內(nèi)的應(yīng)用 2.10 熱障涂層的發(fā)展趨勢 參考文獻 第3章封嚴涂層技術(shù) 3.1涂層材料 3.1.1 可磨耗封嚴涂層 3.1.2耐磨封嚴涂層 3.2 可磨耗封嚴和耐磨封嚴涂層制備技術(shù) 3.2.1等離子噴涂 3.2.2火焰噴涂 3.2.3超聲速火焰噴涂和爆炸噴涂 3.2.4電弧噴涂 3.3 涂層性能與檢測技術(shù) 3.3.1可磨耗性能 3.3.2其他性能測試 3.4 封嚴涂層的應(yīng)用及發(fā)展趨勢 參考文獻 第4章高溫抗沖蝕涂層技術(shù) 4.1 常見抗沖蝕涂層及其制備技術(shù) 4.1.1 常見抗沖蝕涂層 4.1.2涂層制備方法 4.2涂層抗沖蝕性能試驗 4.2.1 沖蝕試驗的主要影響因素 4.2.2抗沖蝕性能評價設(shè)備 4.2.3抗沖蝕涂層的主要性能指標 4.3 沖蝕理論研究進展 4.3.1 彈塑性變形為主的沖蝕磨損模型 4.3.2脆性材料的沖蝕模型 4.3.3二次沖蝕模型 4.4抗沖蝕涂層研究現(xiàn)狀 4.4.1 單層ZrN和CrN涂層 4.4.2 TiAlN涂層（及CrAlN涂層） 4.4.3抗沖蝕耐腐蝕涂層 4.5 抗沖蝕涂層的應(yīng)用與發(fā)展 4.5.1抗沖蝕涂層的應(yīng)用現(xiàn)狀 4.5.2抗沖蝕涂層的發(fā)展趨勢 參考文獻 第5章涂層的去除與再涂覆技術(shù) 5.1 研究背景 5.2涂層退除 5.2.1退除方法 5.2.2退除方案 5.2.3涂層化學(xué)退除研究 5.2.4退除速率及分析 5.3 涂層的微觀結(jié)構(gòu)和防護性能研究  5.3.1微觀結(jié)構(gòu)、成分分析 5.3.2涂層修復(fù)后的防護性能 5.4 退除及再涂覆涂層對基體合金力學(xué)性能影響研究 5.4.1力學(xué)性能試驗 5.4.2 物理方法退除及再涂覆涂層對基體力學(xué)性能影響 5.4.3 化學(xué)方法退除涂層對基體力學(xué)性能影響 5.4.4 化學(xué)方法退除及再涂覆涂層對基體力學(xué)性能影響 5.5 退除及再涂覆涂層待解決的問題及發(fā)展趨勢 參考文獻 第6章高溫防護涂層技術(shù)的發(fā)展趨勢與展望 6.1 高溫防護涂層技術(shù)的發(fā)展趨勢 6.2高溫防護涂層技術(shù)的展望 6.2.1 強化鋁化物復(fù)合材料防護涂層 6.2.2抗高溫氧化微晶涂層 6.2.3納米功能復(fù)合涂層 6.2.4智能涂層 6.2.5 復(fù)合材料的抗氧化涂層 6.2.6抗熱腐蝕涂層 6.2.7復(fù)合陶瓷微疊涂層 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   2.3.4納米結(jié)構(gòu)熱障涂層 隨著對納米材料研究的深入與發(fā)展，納米結(jié)構(gòu)熱障涂層尤其是采用熱噴涂技術(shù)制備納米涂層逐漸引起了人們的重視：一方面，晶粒達到納米尺寸使晶界急劇增加，導(dǎo)致晶格內(nèi)聲子散射增強，從而降低涂層熱導(dǎo)率；另一方面，納米熱障涂層具有優(yōu)異的力學(xué)性能，可提高涂層的可靠性，延長涂層的使用壽命。 Lima等對大氣等離子噴涂的納米氧化鋯涂層的表面粗糙度、顯微硬度和彈性模量進行了研究。發(fā)現(xiàn)納米氧化鋯涂層的表面比較光滑，隨著涂層粗糙度的降低，涂層的顯微硬度和彈性模量隨之增加。涂層顯微硬度的提高可歸因于噴涂過程中，熔滴較好的平鋪性，從而增加了彼此間的接觸點的數(shù)量。表面和斷面的顯微硬度比值為0.78 ±0.13。Chen等對大氣等離子噴涂納米氧化鋯涂層與不銹鋼基材間的抗拉強度進行了測定，其結(jié)果為45MPa，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)氧化鋯涂層與不銹鋼基材之間的抗拉強度。所制備的納米氧化鋯涂層結(jié)構(gòu)致密，氣孑L率約為7％。涂層中大于10μm的氣孔，呈不規(guī)則的長條狀，約占總氣孔數(shù)的45％。小于1μm的氣孔呈圓形，分布比較均勻，占55％左右。 Ma等采用液相等離子噴涂法制備了低熱導(dǎo)氧化釔完全穩(wěn)定化的氧化鋯TBCs（經(jīng)1121℃，400h退火處理），在25℃~13000C時，其熱導(dǎo)率為0.55W?m-1?K-1~0.66W?m-1?K-1，遠低于傳統(tǒng)部分穩(wěn)定化的氧化鋯TBCs，同時低于大氣等離子噴涂及電子束物理氣相沉積非納米涂層。這是由于摻雜形成的納米尺度的缺陷團簇和納米相以及非平衡相的存在使熱導(dǎo)率降低。Padture等也采用液相等離子噴涂法獲得ZrO2一7％（質(zhì)量分數(shù)）Y2O3納米結(jié)構(gòu)TBCs，其熱導(dǎo)率與溫度無關(guān)，為1.3W?m-1?K-1。Zhou等在Ni基高溫合金基體上先用低壓等離子噴涂法沉積NiCrAlY粘結(jié)層，再用大氣等離子噴涂法制備ZrO2-8％（質(zhì)量分數(shù)）Y2O3納米TBCs，測得從室溫到800℃納米結(jié)構(gòu)氧化鋯涂層的熱擴散率為2.15×10-3cm2／s～2.75×10-3cm2／s，傳統(tǒng)氧化鋯涂層為2.35×10*-3cm2／s~2.96×10-3cm2／s。Chen等采用噴霧干燥再造粒的喂料在鋁基體等離子噴涂納米結(jié)構(gòu)ZrO2-3％（摩爾分數(shù)）Y2O3涂層，微觀結(jié)構(gòu)形貌如圖2—16所示。研究發(fā)現(xiàn)，從室溫到1200℃，納米結(jié)構(gòu)涂層在第一個熱循環(huán)和第二個熱循環(huán)的熱膨脹系數(shù)分別為11.0×10-6℃-1和11.6×10-6℃-1。熱擴散能力都隨溫度的增加有所降低。納米結(jié)構(gòu)涂層為1.80×10-3cm2／s～2.54×10-3cm2／s，傳統(tǒng)氧化鋯涂層為2.25×10-3cm2／s～2.37×10-3cm2／s。 梁波等采用大氣等離子噴涂法制備了ZrO2-3％（摩爾分數(shù)）Y2O3納米TBCs，并在相同條件下制備常規(guī)TBCs。涂層以Ni基合金為基材，先噴涂50μm～70μm的NiCoCrAlY粘結(jié)層，然后噴涂200μm氧化鋯涂層。淬火實驗時，分別將試樣加熱到1000℃、1100℃、1200℃和1300℃，然后水冷10min后取出，高壓空氣吹干，如此循環(huán)，以涂層剝落面積約為總表面積的5％為涂層失效標準，結(jié)果是：納米涂層與傳統(tǒng)涂層的淬火壽命分別為118次、100次、50次、10次和48次、30次、28次、3次。

編輯推薦

《高溫防護涂層技術(shù)》可供從事高溫防護涂層應(yīng)用與制造的設(shè)計、生產(chǎn)人員和研發(fā)人員參考。

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