摘要：精确在线测量热障涂层(TBCs)在热梯度环境下的真实隔热效果对热障涂层的设计以及开发具有重要意义.采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备了含Eu掺杂的氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ:Eu)表层、YSZ中间层与Dy掺杂YSZ(YSZ:Dy)底层的磷光传感热障涂层.利用磷光信号的热淬灭特性对温度梯度环境下YSZ涂层表面以及黏结层/YSZ层界面温度进行在线测量,对EB-PVD YSZ热障涂层的真实隔热效果进行评估.结果表明:平均厚度为113μm的YSZ涂层在高温温度梯度下能够实现的平均温降为66.5℃,在温度区间为400~700℃内的平均热导率为(0.87±0.15)W/(m·K),略小于传统激光脉冲法的测量值(0.95±0.02)W/(m·K).上述结果证实了磷光在线测温技术用于热障涂层隔热效果测量的可靠性,为热障涂层隔热效果的实时监控提供了一种有效方法.

摘要：大面积薄膜的组分和厚度分布是实际工艺中最为关心的问题之一.利用实验和直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法,分别研究了双电子束和三电子束物理气相沉积(EBPVD)中,钇和钛蒸气原子的三维低密度、非平衡射流,获得了它们在100和150mm单晶硅基片表面的沉积厚度和组分的分布.DSMC结果与钇和钛的蒸发速率的石英晶振探头原位测量值,沉积薄膜厚度分布的台阶仪和Rutherford背散射仪的测量数据,沉积薄膜组分分布的Rutherford背散射仪和电感耦合等离子体原子发射光谱仪测量值,均相符甚好.这表明通过DSMC方法与精细测量相结合,可在原子水平上实现EBPVD输运工艺的定量预测和设计。

摘要：对物理气相沉积制备的微晶材料Ni-11.5Cr-4.5Co-0.5Al高温合金薄板在1 000℃空气中恒温氧化进行了研究,用扫描电镜对氧化试样的表面和截面形貌进行观察,用X射线衍射仪与能谱仪对其相和成分分布进行了分析。结果表明:微晶材料高温合金板在初始氧化阶段遵循抛物线规律,长时间氧化时遵循四次方规律;氧化时表面形成细小、致密的氧化物层,随着时间的延长氧化物颗粒逐渐长大,外表面形成NiO、CoCr_2O_4和Cr_2O_3混合氧化物;氧化96h的截面有一连续Al_2O_3层在氧化物和基体界面形成。

摘要：开展了涡轮叶片电子束物理气相沉积热障涂层制备技术研究,并研究了涂层工艺对叶片高温合金基体力学性能的影响。结果表明,涂层对高温合金基体力学性能不明显,通过调整电子束加热模式可以改善叶片表面温度均匀性。通过合理设计涂覆夹具,可以实现涡轮叶片局部涂覆功能。涂敷涂层过程中涡轮叶片气膜孔直径不可避免地减小。

摘要：建立了TiAl合金蒸发和沉积数学模型,采用活度系数体现溶池中不同组元的相互作用,影响组元蒸发速率的因素主要有元素饱和蒸气压和活度系数,计算值与试验值符合良好。研究结果表明,TiAl合金可以采用底部连续进给单一水冷铜坩埚通过电子束物理气相沉积得到。

摘要：采用电子束物理气相沉积方法 (EB PVD)制备了梯度热障涂层 ,其结构设计为NiCoCrAlY粘结层 /Al2 O3 YSZ过渡层 /YSZ陶瓷层。YSZ陶瓷层的结构为柱状晶结构 ,Al2 O3 YSZ梯度过渡层为梯度微孔结构。采用有限元方法对梯度热障涂层进行热应力分析 ,优化了Al2 O3 YSZ梯度过渡层的组成。计算结果表明 ,梯度涂层的内应力显著降低 ,而且界面及其附近应力和应变变化较平缓。过渡层厚度的增加有利于降低涂层内应力和缓和涂层界面处的应力集中。

摘要：针对电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层(TBCs)复杂结构的特点,选用Walker黏塑性本构模型实现对其高温力学行为的准确描述.选择具有叶片曲率特征的圆管试样,并借鉴实际发动机载荷特征进行数值分析.重点考虑EB-PVD热障涂层界面的形状以及热生长氧化层(TGO)厚度变化对应力场的影响.计算结果表明,直线型界面对EB-PVD热障涂层结构的应力场改变不大,而余弦界面对EB-PVD热障涂层的应力场改变的幅度可达2倍之多;热生长氧化层的出现导致陶瓷层界面处的应力绝对值增加;无论是循环至最高温度1 050℃还是冷却到100℃时,界面波谷始终受径向压应力,此处不易形成损伤,而波峰处的应力比较大,且其应力状态是损伤容易形成的部位,可以认为是陶瓷层失效与破坏的危险点.

摘要：为了获得采用EB-PVD技术制备Ti-Al薄板的合理工艺参数,分析了Ti-Al薄板在实际试验条件下的蒸发与沉积过程.采用相关热学理论,结合分析试验的方法并依照EB-PVD工艺特点,对蒸气粒子的传输、饱和蒸气压对蒸发原子的影响以及Al的再蒸发进行了研究.结果表明:EB-PVD工艺制备Ti-Al薄板的最佳靶基距为280mm;饱和蒸气压的差异使得材料截面呈现分层特征;加入Nb片可以减小由于Ti、Al的蒸发速率差异导致的沉积材料与靶材之间的成分偏差,Al在基板上的2次蒸发可忽略不计.工艺参数的合理设计及在熔池中添加Nb金属,能够提高Ti-Al薄板的沉积速率,并降低由于元素饱和蒸气压的差别对成分偏析的影响.

摘要：Nb/Nb_5Si_3合金是未来最具潜力的超高温结构材料,实现该材料的结构微叠层化是一种新颖的材料设计思路和制备方法。Nb/Nb_5Si_3微叠层材料是将Nb和Nb_5Si_3按一定的层间距及层厚比以ABABAB型交互重叠结构形成的多层材料,其几种典型的制备技术包括热压、等离子喷涂、磁控溅射和电子束物理气相沉积(EB-PVD)。其中EBPVD是一种最适合工程应用的Nb/Nb_5Si_3微叠层材料制备方法,结构和功能复合、纳米化叠层、高韧化工艺是EBPVD技术制备Nb/Nb_5Si_3微叠层材料的发展方向。

摘要：由于先进航空发动机工作温度的不断提升,迫切需要提高热障涂层的隔热效果和工作温度。本工作设计并制备一种新型的稀土氧化物掺杂YSZ/YSZ多层结构热障涂层,对涂层的微观组织、热导率及红外热反射率进行表征,研究稀土氧化物掺杂多层结构热障涂层材料微观结构对涂层相结构、热导率及红外热反射率的影响。结果表明:多层结构涂层表现为(200)择优取向,层数增多有助于降低涂层的热导率并提高其热反射率;具有200个亚层的等厚比多层涂层的热导率为1.1~1.16 W/m·K,比普通的单层YSZ下降了11%,红外热反射率可达48%~55%。