Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Một Lớp Phủ Rào Cản Nhiệt Bền Vững Mới Được Phun Plasma Với Lớp Giao Diện YSZ Kết Dính Tốt Giữa YSZ Xốp Và Lớp Gắn Kết
Tóm tắt
Lớp phủ rào cản nhiệt YSZ (zirconia ổn định yttria) được phun plasma trong khí quyển được sử dụng rộng rãi trong các động cơ tuabin khí công nghiệp để bảo vệ các cánh tuabin siêu hợp kim khỏi bị hỏng. Sự hỏng hóc của các lớp phủ TBC trong quá trình phục vụ xảy ra do lớp phủ YSZ bị bong tróc. Sự lan truyền nứt dẫn đến sự hỏng của các lớp phủ TBC được phun plasma thường xảy ra trong lớp phủ YSZ gần giao diện YSZ/lớp gắn kết. Trong nghiên cứu này, một lớp phủ TBC bền mới đã được giới thiệu, bao gồm một lớp trung gian YSZ với các lớp liền nhau liên kết tốt giữa lớp gắn kết và lớp phủ YSZ xốp thông thường. Lớp trung gian YSZ được lắp đặt ở các nhiệt độ bề mặt phủ khác nhau, điều này dẫn đến việc hình thành YSZ với độ liên kết giữa các lớp được cải thiện đáng kể. Kết quả cho thấy tuổi thọ nhiệt chu kỳ của các lớp phủ TBC mới với lớp trung gian YSZ dày 20-30 μm đã tăng gấp 4 lần so với lớp phủ thường. Tuổi thọ nhiệt chu kỳ được cải thiện được quy cho sự điều khiển chuyển tiếp của đường nứt từ gần giao diện YSZ/lớp gắn kết sang lớp YSZ trên cùng. Tác động của độ dày lớp trung gian YSZ đến tuổi thọ của các lớp phủ TBC cũng đã được nghiên cứu.
Từ khóa
#YSZ #lớp phủ rào cản nhiệt #phun plasma #tuổi thọ chu kỳ nhiệt #lớp trung gianTài liệu tham khảo
M.S. Ali, S.H. Song, and P. Xiao, Degradation of Thermal Barrier Coatings Due to Thermal Cycling Up to 1150°C, J. Mater. Sci., 2002, 37, p 2097-2102
W.J. Brindley, Thermal Barrier Coatings, J. Therm. Spray Technol., 1996, 5, p 379-380
A.G. Evans, D.R. Mumm, J.W. Hutchinson, G.H. Meier, and F.S. Pettit, Mechanisms Controlling the Durability of Thermal Barrier Coatings, Prog. Mater. Sci., 2001, 46, p 505-553
N.P. Padture, M. Gell, and E.H. Jordan, Thermal Barrier Coatings for Gas-Turbine Engine Applications, Science, 2002, 12, p 280-284
I. Gurrappa and A. Sambasiva Rao, Thermal Barrier Coatings for Enhanced Efficiency of Gas Turbine Engines, surf. Coat. Technol., 2006, 201, p 3016-3029
C.-J. Li and A. Ohmori, Relationships Between the Microstructure and Properties of Thermally Sprayed Deposits, J. Therm. Spray Technol., 2002, 11, p 365-374
G.-X. Wang, R. Goswami, S. Sampath, and V. Prasad, Understanding the Heat Transfer and Solidification of Plasma-Sprayed Yttria-Partially Stabilized Zirconia Coatings, Mater. Manuf. Process., 2004, 19, p 259-272
K.W. Schlichting, N.P. Padture, E.H. Jordan, and M. Gell, Failure Modes in Plasma-Sprayed Thermal Barrier Coatings, Mater. Sci. Eng. A, 2003, A342, p 120-130
J.A. Haynes, M.K. Ferber, W.D. Porter, and E.D. Rigney, Characterization of Alumina Scales Formed During Isothermal and Cyclic oxidation of Plasma-Sprayed TBC Systems at 1150°C, Oxid. Met., 1999, 52, p 31-76
Y. Li, C.-J. Li, Q. Zhang, G.-J. Yang, and C.-X. Li, Influence of TGO Composition on the Thermal Shock Lifetime of Thermal Barrier Coatings with Cold-Sprayed MCrAlY Bond Coat, J. Therm. Spray Technol., 2010, 19, p 168-177
C.H. Hsueh and E.R. Fuller, Jr., Analytical Modeling of Oxide Thickness Effects on Stresses in Thermal Barrier Coatings, Scr. Mater., 2000, 42, p 781-787
D.R. Clarke and W. Pompe, Critical Radius for Interface Separation of a Compressively Stressed Film from a Rough Surface, Acta Mater., 1999, 47, p 1749-1756
B.G. Nair, J.P. Singh, and M. Grimsditch, Stress Analysis in Thermal Barrier Coatings Subjected to Long-Term Exposure in Simulated Turbine Conditions, J. Mater. Sci., 2004, 39, p 2043-2051
Q.L. Wei, H.B. Guo, and S.K. Gong, Novel Microstructure of EB-PVD Double Ceramic Layered Thermal Barrier Coatings, Thin Solid Films, 2008, 516, p 5736-5739
K.V. Niessen, M. Gindrat, and R. Refke, Vapor Phase Deposition Using LPPS Thin Film, Thermal Spray 2009: Expanding Thermal Spray Performance to New Markets and Applications, Ed. B.R. Marple, M.M. Hyland, Y.-C Lau, C.-J. Li, R.S. Lima and G. Montavon, Pub. ASM International, Materials Park, OH, USA, 2009, CD-ROM, 729-736
H.B. Guo, R. Vaßen, and D. Stöver, Atmospheric Plasma Sprayed Thick Thermal Barrier Coatings with High Segmentation Crack Density, Surf. Coat. Technol., 2004, 186, p 353-363
H.B. Guo, S. Kuroda, and H. Murakami, Segmented Thermal Barrier Coatings Produced by Atmospheric Plasma Spraying Hollow Powders, Thin Solid Films, 2006, 506-507, p 136-139
M. Gell, L.D. Xie, E.H. Jordan, and N.P. Padture, Mechanisms of Spallation of Solution Precursor Plasma Spray Thermal Barrier Coatings, surf. Coat. Technol., 2004, 188-189, p 101-106
L.D. Xie, D.Y. Chen, E.H. Jordan et al., Formation of Vertical Cracks in Solution-Precursor Plasma-Sprayed Thermal Barrier Coatings, Surf. Coat. Technol., 2006, 201, p 1058-1064
A.D. Jadhav, N.P. Padture, E.H. Jordan, A. Ozturk, F. Wu, X.Q. Ma, B.M. Cetegen, and M. Gell, Low-Thermal-Conductivity Plasma-Sprayed Thermal Barrier Coatings with Engineered Microstructures, Acta Mater., 2006, 54, p 3343-3349
Q. Zhang, C.-J. Li, Y. Li et al., Thermal Failure of Nanostructured Thermal Barrier Coatings with Cold-Sprayed Nanostructured NiCrAlY Bond Coat, J. Therm. Spray Technol., 2008, 17, p 838-845
C.-J. Li and W.-Z. Wang, Quantitative Characterization of Lamellar Microstructure of Plasma-Sprayed Ceramic Coatings Through Visualization of Void Distribution, Mater. Sci. Eng. A, 2004, A386, p 10-19
A. Ohmori, C.-J. Li, and Y. Arata, Influence of Plasma Spray Conditions on the Structure of Al2O3 Coatings, Trans. Jpn. Weld. Res. Inst., 1990, 19, p 259-270
A. Ohmori and C.-J. Li, Quantitative Characterization of the Structure of Plasma-Sprayed Al2O3 Coating by Using Copper Electroplating, Thin Solid Films, 1991, 201, p 241-252
Y.Z. Xing, C.-J. Li, Q. Zhang, C.-X. Li, and G.-J. Yang, Influence of Microstructure on the Ionic Conductivity of Plasma-Sprayed Yttria-Stabilized Zirconia Deposits, J. Am. Ceram. Soc., 2008, 91, p 3931-3936
D.M. Gray, Y.C. Lau, C.A. Johnson, M.P. Borom, and W.A. Nelson, Thermal Barrier Coatings Having an Improved Columnar Microstructure, U.S. Patent 5,830,586, 1998
M.P. Borom, D.M. Gray, and C.A. Johnson, Directionally Solidified Thermal Barrier Coating, U.S. Patent, 5,897,921, 1999
M.P. Borom, D.M. Gray, and C.A. Johnson, Directionally Solidified Thermal Barrier Coating, U.S. Patent, 5,989,343, 1999
Y.-Z. Xing, C.-J. Li, C.-X. Li, and G.-J. Yang, Relationship Between the Interlamellar Bonding and Properties of Plasma-Sprayed Y2O3-ZrO2 Coatings, Thermal Spray 2009: Expanding Thermal Spray Performance to New Markets and Applications, CD-ROM, B.R. Marple, M.M. Hyland, Y.-C Lau, C.-J. Li, R.S. Lima, and G. Montavon, Ed. (Materials Park, OH, USA), ASM International, 2009, p 939-944
Y. Li, C.-J. Li, Y.-Z. Xing, G.-J. Yang, and C.-X. Li, Influence of Microstructure on Thermal Conductivity of Plasma-Sprayed YSZ Coating, Thermal Spray 2009: Expanding Thermal Spray Performance to New Markets and Applications, CD-ROM, B.R. Marple, M.M. Hyland, Y.-C Lau, C.-J. Li, R.S. Lima, and G. Montavon (Materials Park, OH, USA), ASM International, 2009, p 51-55
