带热障涂层单晶合金叶片模拟热冲击服役环境试验研究

• 作者: 郭会明 刘志远 田伟 白云瑞 钟燕
• 来源期刊: 燃气涡轮试验与研究
• 关键词: 热障涂层 单晶合金 涡轮叶片 热冲击 热生长氧化物 气膜孔 航空发动机
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 页码范围: 33-38
• 页数: 6页
• 分类号: V232.4|V255+.5
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1672-2620.2021.02.006

摘要

对带热障涂层的单晶涡轮叶片进行模拟服役环境热冲击循环试验,并采用光学显微镜、扫描电镜对试验后的热障涂层进行分析.结果表明:带热障涂层单晶涡轮叶片经过42次热冲击循环后,叶片前缘气膜孔附近的涂层首先出现脱落;经过71次热冲击循环后,叶片前缘附近涂层脱落的面积明显增大.微观结构分析表明,热冲击环境下叶片前缘位置热生长氧化物(TGO)厚度比其他涂层未脱落位置的厚1.0～2.0μm.金属基底与粘结层之间有明显的扩散现象,其中Al、Cr元素从含量较高的粘结层向基底扩散,在叶片前缘扩散深度约为5.0μm,在其他位置扩散较少.叶片前缘位置TGO的生长速度明显快于其他位置,这导致前缘位置热障涂层承受的循环热应力更大.气膜孔边热应力较大是涂层脱落的主要原因,孔边涂层微观结构不规则加速了热障涂层的脱落掉块.单晶合金叶片热障涂层在模拟热冲击服役环境中失效剥落的过程,对研究其损伤评价和寿命评估具有重要作用.