抗高温烧结与晶粒生长共晶热障涂层材料的制备与机理研究

基本信息
批准号:91960104
项目类别:重大研究计划
资助金额:60.00
负责人:潘伟
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:齐龙浩,龚江宏,周华建,刘广华,李正,张梦霏,王子媛
关键词:
共晶材料热障涂层等离子喷涂陶瓷材料
结项摘要

The structural evolution of thermal barrier coating materials at high temperature is one of the important reasons for the damage and failure of hot components. With the increase of working temperature, it is very important to improve the durability and reliability of hot components of aero-engine that the thermal barrier coating material can resist sintering at high temperature, inhibit the grain growth and shows low thermal radiation conductivity. This project uses phase diagram, material calculation and ultra-high temperature melting and heat treatment technology to rapidly screen the high-temperature oxide ceramic material systems to look for the high eutectic temperature material system. By adjusting and optimizing the structure, composition, process and properties of the material, the thermal barrier coating material with eutectic structure demonstrating anti-sintering, high stable microcrystalline structure, low thermal conductivity, high strength and toughness can be obtained. The eutectic ceramic materials have excellent thermal and mechanical properties under the condition of long-term service at high temperature. This research is of great significance for the development of the designing theory and method of eutectic ceramic materials with excellent comprehensive properties which can be used in high temperature heat engines.

高温下热障涂层材料得结构演变是造成热端部件损伤失效的重要原因之一。随着工作温度的提高,航空发动机热障涂层材料的高温下抗烧结,抑制晶粒生长性能和低热辐射传导率对于提高发动机热端部件的耐久性和可靠性是至关重要的。本项目利用相图、材料计算和超高温熔融及热处理技术对高温氧化物陶瓷材料体系快速筛选,优选出具有高共晶温度的材料体系;通过对材料的结构、成分、工艺和性能调控与优化,获得在高温下具有抗烧结、微晶结构稳定、低热导率、高强高韧共晶陶瓷热障涂层材料。所研究的共晶陶瓷材料具有高温下长期服役条件下具有稳定的优异热与机械性能。本研究对于推动发展可用于高温热机的综合优异性能共晶陶瓷材料的设计理论与方法有重要意义。

项目摘要

高温下热障涂层材料得结构演变是造成热端部件损伤失效的重要原因之一。随着工作温度的提高,航空发动机热障涂层材料的高温下抗烧结,抑制晶粒生长性能和低热辐射传导率对于提高发动机热端部件的耐久性和可靠性是至关重要的。本项目利用相图、材料计算和超高温熔融及热处理技术对高温氧化物陶瓷材料体系快速筛选,优选出具有高共晶温度的材料体系;通过对材料的结构、成分、工艺和性能调控与优化,获得在高温下具有抗烧结、微晶结构稳定、低热导率、高强高韧共晶陶瓷热障涂层材料。所研究的共晶陶瓷材料具有高温下长期服役条件下具有稳定的优异热与机械性能。本研究对于推动发展可用于高温热机的综合优异性能共晶陶瓷材料的设计理论与方法有重要意义。本项目执行期间详细研究了镧钇锆酸盐共晶体系,镧钇铈锆酸盐共晶体系及钆钇锆酸盐共晶体系和锆酸钆/YAG共晶体系的热物理性能,在高热时效性能,低热辐射导热及耐熔盐热腐蚀方面取得较大进展,发表SCI论文18篇,申报专利2项,大会报告3次。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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