热障涂层的激光表面改性参数优化和结构设计

• 作者: 郭磊 高远 辛会
• 来源期刊: 航空学报
• 关键词: 热障涂层 高温腐蚀 激光改性 参数优化 结构设计
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 材料工程与机械制造|Material Engineering and Mechanical Manufacturing
• 页码范围: 562-571
• 页数: 10页
• 分类号: V259
• 语种: 中文

摘要

热障涂层是航空发动机涡轮叶片关键核心技术之一,但在服役条件下常受环境沉积物、熔盐等的腐蚀而过早失效.激光表面改性是一种提高涂层抗腐蚀性能的有效办法,但改性涂层的激光工艺优化和结构设计亟待研究.本文采用脉冲Nd:YAG激光系统对Y2O3部分稳定ZrO2(YSZ)热障涂层进行表面改性,研究了激光功率、扫描速度以及光束长度对改性层厚度、微观结构的影响.结果表明,激光改性层呈致密的柱状晶结构,并有纵向裂纹贯穿其中.改性层的厚度与激光功率成正比,受扫描速度影响不大,与光束长度成反比.激光功率过高,则改性层裂纹增加明显;光束长度过大,则改性层与下方涂层的界面缺陷增多,不利于界面结合.优化的激光改性参数为:激光的功率为75～80 W,扫描速度8 mm/s,光束长度为160 mm.设计了双层激光改性层,每层中的纵向裂纹不连续,使得整个改性层中无贯穿的纵向裂纹,有助于抑制高温腐蚀熔体的内渗.