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TBCs的冲蚀失效

时间:2017-08-27 15:01:37  来源:桑尧热喷涂网整理  作者:tianzhongma

    一般将涂层的剥落定义为热障涂层的失效,相关影响因素可以归纳为这么几种:材料因素一一涂层内各层材料之间的热失配、烧结效应与相变等;几何形状因素一一涂层的多层结构与所应用的部件表面形貌;载荷因素一一在服役过程中涂层受到的热、力、化祸合作用;环境影响因素一一涡轮叶片的服役环境;时间因素一一在高温环境下涂层服役产生的与时间有关的变化,如蠕变、疲劳、界面氧化。其中环境影响因素主要指的是冲蚀,目前己被列为影响TBCS失效的第二个关键因素。

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1TBCS的冲蚀损伤与剥落

    冲蚀方面的理论研究起步较晚,直到1946年才有了公开发表的第一篇系统性的阐述冲蚀的文章。

    目前对于冲蚀的定义有不同说法,有文献将飞机在工作时涡轮发动机从空气中吸入的灰尘、沙砾等外界粒子对热障涂层造成的剥落称为“外界物体撞击损伤”,而将发动机服役过程中自身部件产生的颗粒(如燃烧室内壁被冲蚀掉的部分)对涂层造成的剥落称为“冲蚀”。也有文献将两者统称为“冲蚀”,而根据冲蚀粒子对涂层造成的损伤程度归纳为不同的失效机理。由于在这些说法中,以后一种说法最为普遍,因此本文说研究的冲蚀现象,是以第二种说法为标准。

    陶瓷层的冲蚀过程及现象如示意图1.5所示:在涡轮发动机内,高温高速气流携带大量粒子击打在燃烧室内的涡轮叶片上,涡轮叶片表面处于作用区域的陶瓷在冲蚀粒子高速作用下,层内出现密实区、凹坑等涂层变薄现象,甚至形成裂纹,从基底上剥落。

    对于陶瓷层的抗冲蚀性能,通常用冲蚀速率表示,即陶瓷层质量的减少与冲蚀粒子质量的比值。

 


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