航空发动机技术是国家综合国力、工业水平、科技水平的集中体现,是军民用飞行器和航空工业发展的源动力。在过去的 50 年间,航空发动机得到了快速的发展,这种发展一方面得益于高温合金的发展使其服役温度不断提高,另一方面得益于热端部件热障涂层的发展。热障涂层一般采用金属粘结层和隔热陶瓷面层结合的结构。传统的热障涂层制备方法有大气等离子喷涂(APS) 和电子束-物理气相沉积 (EB-PVD)。大气等离子喷涂 (APS) 是通过等离子射流加热粉末使其变为熔融或半熔融状态并高速撞击到基体上并形成涂层。 APS 制备的涂层显微组织成片层状,这种结构更容易阻止热量的传导,所以由 APS 制备的涂层热导率较低。 但 APS 制备的涂层存在一个较大的问题就是层状结构涂层的应变容限较低,在热震过程中容易发生脱落。
电子束-物理气相沉积 (EB-PVD) 技术是电子束技术和物理气相沉积技术相结合的产物。 EBPVD 属于溅射镀,在高真空度的环境下用高能电子束轰击靶材,使材料以原子或分子的形式沉积到基体上。 由 EB-PVD 制备的热障涂层呈现典型的柱状结构,柱状结构涂层的应变容限高,涂层的抗热震性能良好,但柱状结构相邻柱状晶之间的间隙也为热量和氧的传递提供了有利条件,致使隔热性能下降并且易于氧化。
APS 和 EB-PVD 两种传统的热障涂层制备技术都存在着弊端。因此需要一种新的热障涂层制备技术来满足高速发展的航空发动机对热障涂层的需求。等离子喷涂-物理气相沉积 (PS-PVD)技术应运而生。 PS-PVD 技术弥补了 APS 和 EBPVD 两种技术的缺点,是未来最具潜力的航空发动机热障涂层制备技术之一。

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