耐应变热障涂层的沉积、微观结构和热循环性能

燃气涡轮发动机迫切需要具有高热应变耐受性和耐腐蚀性的热障涂层（TBC）。空气等离子喷涂 (APS) 耐应变致密垂直裂纹 (DVC) TBC 现已成为燃气轮机部件使用的标准之一。APS DVC TBC 微观结构通常是利用短距距 (* 60 毫米) 的高焓等离子体条件来实现的，以便为垂直裂纹形成获得更大的拉伸应力。然而，较短的间隔距离带来了新的挑战，并且在涂覆大型且复杂的几何形状的叶片和轮叶时并不实用，因为等离子炬在喷涂过程中可能与部件发生碰撞。因此，有必要开发更长距离的 DVC TBC。在这项工作中，使用高焓 TriplexPro 等离子炬在喷涂距离 C 100 毫米下开发了具有各种垂直裂纹密度的致密且耐应变的氧化钇稳定氧化锆热障涂层。我们对喷涂距离、颗粒飞行状态、沉积温度和涂层微观结构之间的关系进行了研究。随着喷涂距离的增加，颗粒温度和垂直裂纹密度均降低。在间距为 100 毫米和 150 毫米时，成功制备了垂直裂纹密度为 * 3.2 条/毫米和 * 1.2 条/毫米的涂层。在熔炉循环测试（FCT）和燃烧器热冲击测试中评估了垂直裂纹密度对涂层耐久性的影响。在 FCT 和燃烧器测试中，具有较高垂直裂纹密度的涂层显示出更长的热循环寿命。

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关键词：燃烧装置测试，致密垂直裂纹 (DVC)，炉循环测试，热障涂层，triplexPro-210

最初发表于《热喷涂技术杂志》(2023) 32:1108–1114
作者：Dianying Chen、Christopher Dambra、Mitchell Dorfman