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  • 腐蝕頂刊:保護航空發動機!鍍鋁表面改性熱障涂層獲重要進展
    2020-12-28 11:07:33 作者:材料科學與工程 來源:材料科學與工程 分享至:

    航空發動機作為工業皇冠上的明珠,其服役壽命一直困擾著我國航空工業的發展。航空發動機熱障涂層服役環境苛刻包括高溫氧化、冷熱循環以及熔鹽腐蝕等,現有熱障涂層制備技術包括大氣等離子噴涂(APS)、電子束-物理氣相沉積(EB-PVD)等已不能滿足下一代發動機設計要求,因此急需開展新一代等離子噴涂-物理氣相沉積(PS-PVD)技術(圖1)。PS-PVD熱障涂層具有沉積效率高、應力容限好等優點,可實現涂層非視線沉積,是未來航空發動機熱障涂層重點發展方向。

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    圖1航空發動機熱障涂層及制備技術的研究進展


    廣東省科學院新材料所張小鋒博士(第一作者)、鄧子謙博士(共同第一)以及李洪博士(共同第一)等人,經過長達5年的合作,全面揭示了PS-PVD熱障涂層沉積過程中羽毛柱狀結構形成所存在的內在科學問題;闡明了涂層最小組成單元形核、長大過程;系統研究了模擬環境下熱障涂層的失效機制。


    通過采用新型的鍍鋁表面改性技術(圖2),顯著提高了PS-PVD熱障涂層熱循環性能、高溫氧化性能以及燃氣腐蝕性能、彎曲性能等(表1),被審稿專家評價為“This manuscript is an innovative work with ingenious coating design and sufficient experimental data”。研究成果先后完成了試樣級、樣品級到真實航空發動機渦輪葉片熱障涂層的試制。

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    圖2熱障涂層鍍鋁表面改性過程

    表1鍍鋁表面改性熱障涂層與傳統涂層性能對比

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    上述研究進展于近期發表在材料腐蝕領域的頂級期刊、Nature合作期刊《npj Materials Degradation》。


    論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41529-020-00134-5

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    相關工作得到了珠江科技新星(201906010015)、國家自然科學基金(51801034)、廣東省科學院百名青年項目(2020GDASYL–20200104030)以及廣東省特支創新團隊(2019BT02C629)等項目資助。

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