等离子物理气相沉积热障涂层研究-航空制造技术.pdfVIP

专 稿 FEATURE 等离子物理气相沉积热障 涂层研究 Study on Plasma Spray-Physical Vapor Deposition Thermal Barrier Coatings 北京航空航天大学材料科学与工程学院   郭洪波   魏亮亮   张宝鹏   高丽华   宫声凯   徐惠彬 TBCs 在发动机叶片上的使用，可显著提高发动机的 工作温度，从而提高发动机的工作效率和推力，同时可降低 涡轮叶片合金工作温度，从而大幅度提高发动机寿命和可 靠性。 DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.22.026 航空发动机是飞机的“心脏”， 片合金材料的单独使用已难以满足 是体现国家核心竞争力的重要标志。 发动机的需求。 高推重是航空发动机的永恒追求。 热 障 涂 层（Thermal Barrier 随着推重比的提高，发动机燃气室温 Coatings，TBCs）是先进航空发动机 度和压力不断提高。以推重比 10 一 研制的关键科学技术。TBCs 是将耐 郭洪波 级航空发动机为例，其涡轮前进口温 高温、高隔热陶瓷材料涂覆在合金基 教授、博士生导师。2008年入选 度为 1600~1700℃，推重比 12~15 一 体表面、以降低高温环境下合金表面 教育部新世纪优秀人才支持计划，2014 级航空发动机的涡轮前设计进口温 温度的一种高温热防护技术。TBCs 年获国家杰出青年基金资助。长期从 事先进航空发动机高性能热障涂层的 度为 1700~1800℃ ；而推重比 15~20 在发动机叶片上的使用，可显著提高 应用基础研究，近年来承担了973课 一级航空发动机的涡轮前设计进口 发动机的工作温度，从而提高发动机 题、863、预研、自然科学基金重点基金、 温度更高，将达到 1900℃以上。涡 的工作效率和推力，同时可降低涡轮 国家杰出青年基金等项目。发表热障 轮前进口温度的大幅度提升无疑对 叶片合金工作温度，从而大幅度提高 涂层相关的学术论文130余篇，其中被 SCI收录100余篇，申请国家发明专利 发动机热端部件材料的高温服役性 发动机寿命和可靠性。研究表明， 30余项，已获授权10余项。担任2011 能提出了更高的要求。高压涡轮叶 在 涡 轮 叶 片 表 面 涂 覆 150~300μm 年、2014年国际ECI热障涂层会议联 片是航空发动机中承温最高、承载最 厚的 TBCs 后，可以降低合金表面工 合主席（中国唯一），担任2011年、2013 为苛刻的核心部件，高温合金是现役 作温度约 50~150℃，这相当于近 30 年、2015年国际材联IUMRS表面涂层 分会联合主席，在美国、英国、德国等国 和在研的发动机叶片唯一采用的高 年高温单晶基体提高温度的总和。 际会议上做特邀报告10余次。 温结构材料。目前代表高温合金最 TBCs 这一概念于 1953 年由美国的 高水平的第五代单晶的使用温度不 NASA 研究中心提出以后，立即引起