聚合物前驱体陶瓷/YSZ热障涂层阻抗谱无损检测方法研究

基本信息
批准号:51401170
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:祝超
学科分类:
依托单位:西北工业大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘金铃,赵科,贺加贝,刘佃光,马百胜
关键词:
失效机理热障涂层聚合物前驱体陶瓷抗氧化性能无损检测
结项摘要

Thermal barrier coatings and environmental barrier coatings have been widely employed to improve the lifetime and satiability of superalloy applied to high temperature and corrosion environment. The main problem for traditional thermal barrier coatings is that the thickening of thermal growth oxides on the bond-coat during high temperature oxidation trends to lead to the spallation and failure of coatings. Currently, the solution of this problem is to update the production method, such as electron beam physical vapour deposition, which consists of column grains and increases the strain tolerance of ceramic coatings. However, this method is complicated and expensive, which is used primarily in the most severe applications. In this study, the dip-coating method will be used to produce a polymer-derived ceramic coating between the traditional plasma-sprayed MCrAlY bond-coat and yttria-stabilized-zirconia top-coat. Then, the oxidized polymer-derived ceramic/yttria-stabilized-zirconia ceramic multi-layer thermal barrier coatings with different oxidation time will be characterized and analyzed by the nondestructive impedance evaluation. The oxidation kinetics of samples will also be investigated. By producing the SiNO/ZrO2 or SiCNO/TiSi2 polymer-derived ceramic coatings, the strain tolerance of ceramic coatings will be enhanced, and the diffusion of oxygen ions in ceramic coatings will be suppressed. Thus, the thickening of thermal growth oxides will be controlled and the lifetime of thermal barrier coatings will be prolonged. The impedance spectra of thermal barrier coatings will reflect the change in the thickness of oxides, the porosity, cracks, sintering and phase transformation of ceramic coatings. This is will help to obtain the oxidation mechanism and failure mechanism of this novel multi-coating. Present study will play an important role in exploring experimental and theoretical basis for low-cost surface modification of thermal barrier coatings.

热障涂层一直被广泛应用以改进合金在高温和腐蚀环境下的使用寿命及稳定性,但传统热障涂层的粘结层氧化后,热生长氧化物层会增厚而导致涂层剥落并失效。目前解决上述问题的主要方法是改进制备技术,如使用电子束物理气相沉积制备柱状晶结构陶瓷层提高其抗应变能力,从而提高涂层的使用寿命,但这类方法复杂并且昂贵。本项目针对上述问题,使用提拉法制备聚合物前驱体陶瓷层,在等离子喷涂制备的传统粘结层和陶瓷层间增加一个中间层。再通过阻抗谱无损检测技术对不同氧化时间的试样进行表征和分析。通过增加SiNO/ZrO2或SiCNO/TiSi2陶瓷中间层可以提高涂层的抗应变能力,并抑制氧离子在陶瓷层中的扩散,从而减缓氧化层的增厚,最终提高热障涂层的使用寿命。阻抗谱可以反映氧化层的厚度,陶瓷层中的孔隙,裂纹,烧结和相组成等变化,获知这种新型涂层的氧化机理和失效机理。研究将为探索热障涂层低成本有效表面改性途径提供实验和理论依据。

项目摘要

热障涂层一直被广泛应用以改进合金在高温和腐蚀环境下的使用寿命及稳定性,但传统热障涂层的粘结层氧化后,热生长氧化物层会增厚而导致涂层剥落并失效。目前解决上述问题的主要方法是改进制备技术,如使用电子束物理气相沉积制备柱状晶结构陶瓷层提高其抗应变能力,从而提高涂层的使用寿命,但这类方法复杂并且昂贵。本项目针对上述问题,使用提拉法制备聚合物前驱体陶瓷层,在等离子喷涂制备的传统粘结层和陶瓷层间增加一个中间层。再通过阻抗谱无损检测技术对不同氧化时间的试样进行表征和分析。通过增加SiNO陶瓷中间层可以提高涂层的抗应变能力,并抑制氧离子在陶瓷层中的扩散,从而减缓氧化层的增厚,最终提高了热障涂层的使用寿命。此外,还对多层结构的梯度热障涂层以及商用FeCrAlY合金的样品进行了氧化失效分析,从氧化层结构以及涂层受力等角度分析了涂层的失效机理。为了延长传统热障涂层的使用寿命,尝试了对涂层粘结层扩散预处理以及陶瓷层表面激光改性处理的方式,都制备出了超过普通热障涂层试样寿命的样品。研究将为探索热障涂层低成本有效表面改性途径提供实验和理论依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
2

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
3

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020
4

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

DOI:10.3969/j.issn.1001-8360.2019.08.011
发表时间:2019
5

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018

祝超的其他基金

相似国自然基金

1

热障涂层电磁/电容复合无损检测方法研究

批准号:61671460
批准年份:2016
负责人:陈棣湘
学科分类:F0111
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
2

热障涂层结构性能及健康状况微波无损检测方法研究

批准号:11072010
批准年份:2010
负责人:何存富
学科分类:A0812
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
3

新型纳米晶/YSZ热障涂层的高温氧化机理研究

批准号:51801021
批准年份:2018
负责人:王金龙
学科分类:E0103
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

热障涂层厚度反射式脉冲太赫兹/高频涡流复合无损检测新方法研究

批准号:61701500
批准年份:2017
负责人:曹丙花
学科分类:F0114
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目