航空发动机高温防护涂层材料技术发展现状与趋势课件.pptx

1、航空航空发动机高温涂层发动机高温涂层 材料技术发展现状与趋势材料技术发展现状与趋势涂层技术是指将有机、无机或混合涂层采用刷涂、浸渗、喷涂、气相沉积等方法涂覆于构件表面，从而改善构件表面性能的一门技术。表面涂层能够对构件起到抗氧化腐蚀、抗磨、抗冲击、减振、密封、隔热等作用，可大幅度提高发动机性能、寿命和可靠性，在航空发动机中广泛应用。耐磨涂层耐磨涂层耐磨涂层耐磨涂层耐磨涂层耐磨涂层封严涂层封严涂层封严涂层封严涂层封严涂层封严涂层低温端低温端高温端高温端抗氧化抗氧化/热障涂层热障涂层封严封严/热障涂层热障涂层防护涂层在航空发动机上的应用示意图防护涂层在航空发动机上的应用示意图先进航空发动机上几乎所

2、有的先进航空发动机上几乎所有的热端部件均涂覆有各类涂层。热端部件均涂覆有各类涂层。有资料显示，发动机中涂覆各有资料显示，发动机中涂覆各类涂层的部件有类涂层的部件有2000多个。多个。耐磨涂层耐磨涂层耐磨涂层耐磨涂层耐磨涂层耐磨涂层低温端低温端高温端高温端防护涂层在航空发动机上的应用示意图防护涂层在航空发动机上的应用示意图高温耐磨涂层：高温耐磨涂层：过渡段，可承受过渡段，可承受800800以下的高温磨损；以下的高温磨损； 低温耐磨涂层：低温耐磨涂层：轴颈和轴颈和4 4级封严环，在级封严环，在300300以下耐磨性能；以下耐磨性能； 抗微震磨损涂层：抗微震磨损涂层：压气机叶片和静子外环块，既有良好

3、的耐磨性压气机叶片和静子外环块，既有良好的耐磨性能，又具有优异的抗疲劳性能；能，又具有优异的抗疲劳性能； 封严涂层封严涂层封严涂层封严涂层封严涂层封严涂层低温端低温端高温端高温端防护涂层在航空发动机上的应用示意图防护涂层在航空发动机上的应用示意图封严涂层：封严涂层：所有封严圈、盘（与蜂窝所有封严圈、盘（与蜂窝或可刮削涂层配合），具有动态密封或可刮削涂层配合），具有动态密封作用，可提高发动机的功率和效率；作用，可提高发动机的功率和效率； 低温可刮削（封严）涂层低温可刮削（封严）涂层高温可刮削（封严）涂层高温可刮削（封严）涂层抗氧化抗氧化/热障涂层热障涂层封严封严/热障涂层热障涂层防护涂层在航空发

4、动机上的应用示意图防护涂层在航空发动机上的应用示意图低温端低温端高温端高温端抗高温氧化腐蚀和热障涂层：抗高温氧化腐蚀和热障涂层：叶片、火焰筒、过渡段、隔热叶片、火焰筒、过渡段、隔热屏等，兼有抗高温氧化腐蚀和屏等，兼有抗高温氧化腐蚀和隔热功能。隔热功能。航空发动机涂层航空发动机涂层一一、抗高温氧化腐蚀涂层、抗高温氧化腐蚀涂层二二、封严涂层、封严涂层三、热障三、热障涂层涂层热障热障涂层涂层(Thermal Barrier Coatings, TBCs)：将耐高温、低导热、抗腐蚀的陶瓷材料以涂层的方式与基体高温合金复合、降低高温环境下热端部件表面工作温度的一种材料技术。兰色：兰色：TiTi合金合金桔

5、黄色：钢（静止部分）桔黄色：钢（静止部分）红色：红色：NiNi基基R&R 900发动机 推重比推重比 10 1210 121515 涡轮前温度：涡轮前温度： 185018501950K 1950K 205020502100K2100K 叶片表面温度：叶片表面温度： 1400K 1400K 1500K1500K 推重比10高压导向叶片用IC10： 1370K (1100) 高压涡轮叶片用DD6： 1340K (1070) 第5代镍基单晶合金： 1423K (1150)迫切需要发展热障涂层材料技术迫切需要发展热障涂层材料技术1 1代单晶高温合金，代单晶高温合金，10401040无无ReRe，已获得

6、应用，已获得应用2 2代单晶高温合金，代单晶高温合金，1070 1070 3%Re3%Re，已获得应用，已获得应用3 3代单晶高温合金，代单晶高温合金，1100 1100 6%Re6%Re，试用中，试用中4 4代单晶高温合金，代单晶高温合金，1100 1100 6%Re6%Re，3%Ru3%Ru，预研中，预研中高温合金中每增加高温合金中每增加1%Re，价格增加，价格增加1倍倍发展目标发展目标高温合金的承温高温合金的承温能力和价格受到挑战能力和价格受到挑战 显著提高发动机推力：显著提高发动机推力：高温合金能够承受更高的使用环境温度，提高涡轮前进口温度。工作温度提高14-15K，推力增加100kg

7、f（总推力增加 12） 降低热端部件温度：降低热端部件温度：大幅度提高发动机寿命（表面温度每降低14K，相当于提高工件寿命一倍）和可靠性。 降低气体冷却量，降低耗油量，节省燃料。降低气体冷却量，降低耗油量，节省燃料。 提高热端部件耐冲刷和抗氧化腐蚀能力，提高热端部件耐冲刷和抗氧化腐蚀能力，在航天、兵器、船舶以及民用等多领域都具有广泛的应用价值。 J75涡喷发动机涡喷发动机第一代热障涂层第一代热障涂层ZrO2-MgO / MCrAlYAPSAPS20世纪世纪70年代年代1、PW涂层涂层美国热障涂层材料及涂层工艺概况美国热障涂层材料及涂层工艺概况第二代热障涂层第二代热障涂层 (PWA264)ZrO

8、2-Y2O3 / MCrAlYAPSLPPS PW2000 (Boing757) PW4000 (Boing747/767, A300) V2500 (A319-321)20世纪世纪80年代初年代初第三代热障涂层第三代热障涂层 (PWA266)ZrO2-Y2O3 / MCrAlYEB-PVDLPPS叶片工作温度至少提高叶片工作温度至少提高139KF119高压涡轮叶片温度高压涡轮叶片温度提高提高150K PW2000 (Boing757) JT9D-7R4 (Boing747/767, A310) V2500 (A319/320/321) F100-PW-229 (F15/16) F119 (F

9、22)20世纪世纪80年代末年代末YSZ柱状结构涂层寿命提高柱状结构涂层寿命提高15倍以上倍以上 LPPS粘结层寿命提高粘结层寿命提高2.5倍倍2、GE-AE涂层涂层20世纪80年代末，开发PS TBCs20世纪90年代末，开发EB-PVD TBCs 发动机导向叶片 发动机工作/导向叶片YSZ (APS)/ MCrAlY (LPPS)YSZ (EB-PVD)/ PtAlYSZ (APS)/ MCrAlY (APS)YSZ (EB-PVD)/ AluminideCF6-80一级工作叶片一级工作叶片 A300/330 Boeing 747/767 F414CF6-50二级导向叶片二级导向叶片 Bo

10、eing 747CF6-80二级导向叶片二级导向叶片 A300/330 Boeing 747/767CFM56-7一级导向叶片一级导向叶片 Boeing 737系列系列YSZ（Yttria Stabilized Zirconia） 78wtYSZ是目前使用最广的热障涂层材料是目前使用最广的热障涂层材料高高熔点（熔点（3000K以上）以上）低低热导率（热导率（23 Wm1K1，块材），块材）较较高热膨胀系数（高热膨胀系数（11106K1）较低较低密度（密度（6.4g/cm3）较较低弹性模量（低弹性模量（40GPa）高高硬度（硬度（14GPa）热障涂层粘结层热障涂层粘结层的主要制备方法MCrAlY

11、：热喷涂：等离子喷涂（大气、低压）热喷涂：等离子喷涂（大气、低压） 超音速火焰喷涂等；超音速火焰喷涂等；多弧离子镀；多弧离子镀；电子束物理气相沉积（电子束物理气相沉积（EB-PVD）NiPtAl：电镀电镀Pt+气相渗铝；气相渗铝； CVD渗铝渗铝商用Al化物涂层的主要制备工艺粉末包埋渗Al浆料法渗Al气相渗AlCVD法渗Al 此外，见诸报道的Al化物涂层制备工艺还有：液体渗Al，热喷涂渗Al，真空镀膜渗Al，电泳扩散渗Al，离子镀扩散渗Al，高频快速渗Al，熔融盐电解渗Al等。扩散渗铝扩散渗铝在耐热钢容器中，将样品包装于扩散渗剂之中，渗剂由金属Al粉末或者FeAl合金粉末、催化剂（如，氯化物、

12、氟化物）及填料(Al2O3)混合而成，用氢气或氩气做保护气体，进行热扩散处理。高温合金包埋渗高温合金包埋渗Al可分为高活性和低活性渗可分为高活性和低活性渗Al 包埋渗包埋渗（Pack cementation）：包埋包埋渗渗Al：低：低活性渗活性渗Al低活性渗Al时，高温合金中的Ni向外扩散为主，和渗剂中的Al形成-NiAl相。低活性渗Al一般在较高温度进行：9801100优点：涂层向外延生长，受合金成分影响较小。缺点：靠高温合金一侧产生Kirkendall孔洞，并且有固体颗粒（如：氧化铝）进入涂层包埋渗包埋渗Al-高活性渗高活性渗Al高活性渗Al时，Al向内扩散，高温合金原始表面基本保持不动。

13、渗Al后多形成富Al相，如Ni2Al3等脆性相，需要进一步进行热处理，形成-NiAl相。高活性渗Al一般在较低温度进行：700-800优点：涂层不会因为扩散不平衡而产生Kirkendall孔洞。 渗剂中的固体颗粒（如氧化铝）不会进入涂层。缺点：形成涂层受合金元素影响较大，且容易生成各种沉淀相（如：碳化物相，富Cr相）在密封的反应器中，将样品置于渗剂之上，通入氢气或氩气保护，加热到一定温度，渗剂中的Al和催化剂反应生成AlCl，AlCl2， AlCl3 气体，扩散到高温合金表面，形成涂层。气相渗Al (Above Pack or Gas phase Aluminizing) 优点：1、避免渗剂颗

14、粒嵌入涂层表面 2、可以局部渗Al,尤其适合复杂内腔渗Al，如：气膜冷却孔内腔关键技术：放漏渗技术？ 降低气相渗温度？CVD法渗Al (Chemical Vapor Deposition) 优点：1、避免渗剂颗粒嵌入涂层表面 2、可以局部渗Al，尤其适合复杂内腔渗Al， 如：气膜冷却孔内腔 3、方便加入其他元素改性Al化物涂层DD6合金基体合金基体Pt镀层镀层60umPt改性改性Al化物涂层（气相渗化物涂层（气相渗Al）图 电镀Pt表面及横截面形貌（厚度5um）Pt改性Al化物涂层制备工艺：电镀5-10微米的Pt，再进行气相渗Al。气相渗Al也分为高活性和低活性渗Al三种不同结构的Pt改性Al

15、化物涂层横截面形貌三种不同结构的Pt改性Al化物涂层横截面形貌三种不同结构的Pt改性Al化物涂层横截面形貌 PtAl2单相涂层单相涂层PtAl2NiAlDD630um渗铝工艺：渗铝工艺：Al粉：粉：15 wt.%；氯化铵：；氯化铵：3 wt.%； Al2O3：82 wt.%Ar气气保护、温度保护、温度：740、时间、时间：2h图8 表面是PtAl2单相涂层的表面及横截面形貌PtAl2+-NiAl两相涂层表面与横截面形貌两相涂层表面与横截面形貌渗铝工艺：渗铝工艺：Al粉：粉：15 wt.%；氯化铵：；氯化铵：3 wt.%； Al2O3：82 wt.%Ar气气保护、温度保护、温度：940、时间、时

16、间：2hNiAl+PtAl2NiAlDD620umIDZ图 表面是PtAl2+-NiAl两相涂层的表面及横截面形貌-(Ni、Pt)Al单相涂层表面与横截面形貌单相涂层表面与横截面形貌渗铝工艺：渗铝工艺：Al粉：粉：15 wt.%；氯化铵：；氯化铵：3 wt.%；Al2O3：82 wt.%Ar气气保护、温度保护、温度：1040、时间、时间：2h-(Ni,Pt)AlDD630umIDZ图 表面是-(Ni,Pt)Al单相涂层的表面及横截面形貌Pt改性改性Al化物涂层（化物涂层（CVD渗渗Al及气相渗及气相渗Al）CVD法制备的(a)-NiAl，(b)-(Ni,Pt)Al单相涂层的表面及横截面形貌渗A

17、l温度 1100，时间 4h。气相渗工件不同的放置方式对渗Al表面形貌影响渗剂：Al粉(15 wt.%)；氯化铵(3 wt.%)；三氧化二铝(82 wt.%)；时间：6h ； 温度：1050缓解高温合金基体与陶瓷层的热不匹配所产生的热应力 ZrO2陶瓷的热膨胀系数为（陶瓷的热膨胀系数为（810）10-6/ 高温合金的热膨胀系数为（高温合金的热膨胀系数为（1820）10-6/抗氧化腐蚀（防止基体高温合金的氧化腐蚀失效，对热障涂层的服役寿命至关重要。）热障涂层粘结层的主要作用1ET抗氧化腐蚀作用无涂层 有涂层高温腐蚀环境工作高温腐蚀环境工作25002500小时后小时后粘结层的主要结构与成分第一代：

18、渗铝涂层第二代：铂铝涂层第三代：MCrAlY涂层 等离子喷涂热障涂层 电子束物理气相沉积热障涂层热障热障涂层陶瓷层的主要制备涂层陶瓷层的主要制备方法方法热喷涂热喷涂电子束电子束物理气相沉积物理气相沉积热热喷涂（喷涂（Thermal Spray）技术）技术热喷涂：材料经热源加热至熔化或半熔化态，用高压热喷涂：材料经热源加热至熔化或半熔化态，用高压气流令其雾化并喷射于工件上，形成涂层的一种表面气流令其雾化并喷射于工件上，形成涂层的一种表面加工方法。加工方法。大气等离子喷涂：陶瓷层和粘结层大气等离子喷涂：陶瓷层和粘结层低压等离子喷涂：粘结层低压等离子喷涂：粘结层HVOF喷涂：粘结层喷涂：粘结层爆炸喷

19、涂：陶瓷层和粘结层爆炸喷涂：陶瓷层和粘结层The Triplex I gun（APS）HVOF热障热障涂层陶瓷层的主要制备方法涂层陶瓷层的主要制备方法熔滴与基材交互作用示意图凝固凝固 扁平扁平碰撞碰撞典型层状结构，具有优良的隔热性能，成本低。典型层状结构，具有优良的隔热性能，成本低。缺点：抗热循环性能低于缺点：抗热循环性能低于EB-PVD涂层，目前用于导涂层，目前用于导向叶片等静止件的涂层制备。向叶片等静止件的涂层制备。等离子喷涂热障涂层等离子喷涂热障涂层在涂层沉积过程中引入一种宏观垂直裂纹结构在涂层沉积过程中引入一种宏观垂直裂纹结构YSZBond coatSubstrate垂直裂纹在垂直裂纹

20、在TBC升温时张开，冷却时闭合（类似于升温时张开，冷却时闭合（类似于EBPVD涂层），释放热应力，提高涂层容应变能涂层），释放热应力，提高涂层容应变能力，降低断裂能。力，降低断裂能。0.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.020030010001100120013001400150016001700180019002000Coating CCoating BCoating ACycles to failureSegmentation crack density (mm-1) Tsurf/Tbc: 1250oC/950oC Tsurf/Tbc: 1350oC/100

21、0oC 提高等离子喷涂涂层与基体的结合力：提高等离子喷涂涂层与基体的结合力：通常采用表面喷砂工序，但喷砂会显著降低单晶高温合金的疲劳寿命；在低压等离子喷涂中，采用联合转移弧技术，可以达到清理表面、提高涂层与基体结合强度的效果；注意净化（除尘、除油、干燥）压缩空气；基体预热。基体预热：除去表面吸附的水汽缓解涂层的应力促进涂层在基体表面的润湿性能影响基体表面涂层的结构和性能电子束电子束物理气相沉积物理气相沉积： Electron Beam Physical Vapor Deposition（EB-PVD）垂直旋转结构垂直旋转结构水平旋转结构水平旋转结构电子枪电子枪主工作室主工作室料棒料棒工件工件热

22、障热障涂层陶瓷层的主要制备方法涂层陶瓷层的主要制备方法基板温度同涂层结构关系示意图 1) 当当Ts/Tm 0.3时，由于自阴时，由于自阴影效应和沉积原子在基板表影效应和沉积原子在基板表面扩散不充分，使得涂层为面扩散不充分，使得涂层为圆顶柱状结构，晶界有较多圆顶柱状结构，晶界有较多的孔隙（的孔隙（区）。从区）。从区到区到区之间存在过渡区域，由区之间存在过渡区域，由密排纤维状晶粒组成；密排纤维状晶粒组成；2) 当当0.3 Ts/Tm 0.5时，形成时，形成如如区所示的致密的柱状晶区所示的致密的柱状晶结构，这种涂层结构是由表结构，这种涂层结构是由表面扩散控制的凝结形成的。面扩散控制的凝结形成的。在这

23、一范围内，随着在这一范围内，随着Ts的增的增大，柱状晶的晶粒尺寸也会大，柱状晶的晶粒尺寸也会增大；增大；3) 当当0.5 Ts/Tm1373K)(3)喷涂过程中喷涂过程中CeO2损失损失La2Zr2O7(1)热稳定性很高热稳定性很高(2)低热导率低热导率(3)烧结速率低烧结速率低(4)非氧离子导体非氧离子导体(1)热膨胀系数相对较低热膨胀系数相对较低硅酸盐硅酸盐(1)价格便宜，容易获得价格便宜，容易获得(2)抗腐蚀性能好抗腐蚀性能好(1)喷涂时分解为喷涂时分解为ZrO2和和SiO2 (2)热膨胀系数很低热膨胀系数很低 国外热障涂层陶瓷层材料技术发展趋势国外热障涂层陶瓷层材料技术发展趋势NASA

24、 发展了等离子喷涂HfO2和8.0%Yb2O3 稳定的YSZ热障涂层，该类热障涂层比传统YSZ热障涂层的隔热效果提高近30%，抗热循环寿命延长近30%。德国Julich研究中心研制的La2Zr2O7 热障涂层具有熔点高、导热系数低和抗烧结性好等特点, 但也存在热膨胀系数小和抗热震性差等不足。R&R公司研究的15%Gd2O3 稳定的85% ZrO2 热障涂层的导热率较7%YSZ的低30% , 同时具有更好的高温稳定性，但增加了成本和工艺复杂性。目前国际上主流在研高温TBC涂层 La2O3-Y2O3-ZrO2, Gd2O3-Y2O3-ZrO2, La2Zr2O7 (LZ), La2Ce2O7 (L

25、C), La2(Zr,Ce)2O7 (LCZ), 200400600800100012001400-8-6-4-202 DSC(mW/mg)Temperature(oC)Oxide(Y,Gd,Yb)-OY2O3(Y,Nd,Yb)-O(Y,Sm,Sc)-OAmount (mol%)61015666 (10-7m2/s)4.353.903.906.414.107.80不同不同稀土氧化物稀土氧化物掺杂改性掺杂改性ZrO2陶瓷材料的热扩散系数陶瓷材料的热扩散系数GY-YSZ粉末在粉末在1500 烧结烧结24h的的DSC曲线曲线 GY-YSZ加热到加热到1350没没有发生相变（有发生相变（8YSZ在在1

26、250左右发生相变失左右发生相变失稳稳），说明稀土掺杂提高），说明稀土掺杂提高了了YSZ的高温相稳定性。的高温相稳定性。10mol%Gd2O3、Yb2O3 和和Y2O3共掺杂共掺杂ZrO2（GY-YSZ）具有最低的热扩散系数。具有最低的热扩散系数。国内研究工作进展Traditional YSZ TBCRE-YSZ TBCEB-PVD热障涂层的热传导率热障涂层的热传导率lRE-YSZ多孔涂层的热传导率比传统YSZ涂层降低30%左右。多孔热障涂层的隔热性能多孔热障涂层的隔热性能国内研究工作进展0200400600800100012000.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.

27、81.92.0 Thermal conductivity (W/mk)Temperature(oC) YSZ GY-YSZTs=873KTs=973KTs=1173K不同基板温度沉积的不同基板温度沉积的RE-YSZ热障涂层截面形貌热障涂层截面形貌Ts=1073K多元多元稀土稀土掺掺杂羽毛状热杂羽毛状热障涂层陶瓷障涂层陶瓷隔热层隔热层通过调节气相沉积通过调节气相沉积过程中基板温度等过程中基板温度等工艺参数，可以实工艺参数，可以实现陶瓷层晶粒形状、现陶瓷层晶粒形状、大小、取向以及孔大小、取向以及孔隙率的精确控制。隙率的精确控制。国内研究工作进展（2）2040608015000 cyclesAs-c

28、oated1: CuO Intensity (a.u.)2theta(deg.)(a) 1cm高温燃气热冲击设备高温燃气热冲击设备沉积态沉积态15000次循环次循环 1cm(b)GY-YSZ涂层的涂层的XRD图谱：经过图谱：经过15000次热次热冲击后涂层保持了良好的相稳定性。冲击后涂层保持了良好的相稳定性。GY-YSZ涂层涂层15000次热冲击后次热冲击后国内研究工作进展（2）La系氧化物陶瓷隔热层材料系氧化物陶瓷隔热层材料作为作为TBC陶瓷涂层，陶瓷材料至少应陶瓷涂层，陶瓷材料至少应具有以下性能：具有以下性能：室温至高温相稳定；室温至高温相稳定；低热传导系数；低热传导系数；相对大的热膨胀系

29、数；相对大的热膨胀系数；与与TGO层不产生化学反应。层不产生化学反应。Phase stability of La2Ce2O7XRD Profiles at different temperaturesvDSC curves for different Ce contentsIt is very important to control the composition of coating关于 La2Ce2O7的研究工作进展LCO: 0.51 Wm-1K-1 1000 8YSZ: 2.1 Wm-1K-1 1000 热传导性能热传导性能 LCO：101210-6K-1。 8YSZ： 101210-

30、6K-1热膨胀性能热膨胀性能LCO热物理性能热物理性能采用采用TaO掺杂克服了掺杂克服了LCO低温段晶格收缩的现象，低温段晶格收缩的现象，LCO热传导热传导系数比系数比YSZ降低降低70% 以上，隔热性能提高以上，隔热性能提高2倍以上。倍以上。关于 La2Ce2O7的研究工作进展DSC curves for the mixtures of La2Ce2O7 with Al2O3 and 8YSZ with Al2O3TGO layerAl2O3XRD for La2Ce2O7+Al2O3 Powders after heat treated at 1250oC for 24h227233222

31、LaCeOAl OLaAlOCeOLCO的结构稳定性问题的结构稳定性问题LCO/YSZ双陶瓷层结构热障涂层关于 La2Ce2O7的研究工作进展Microstructures after thermal cyclic tested at 1523K for 2007 timesTwo layered ceramic coatings采用采用LCO/YSZ 双陶瓷层结构，比单层双陶瓷层结构，比单层LCO热障涂层热障涂层的抗热冲击寿命提高了的抗热冲击寿命提高了4倍以上。倍以上。关于 La2Ce2O7的研究工作进展新型新型涂层制备技术涂层制备技术 Thermal Plasma Physical Vap

32、or Deposition （TPPVD）涂层同时具备PVD涂层和等离子喷涂涂层的特点，具有高的高温发射率。将具有一定粘度的纳米溶液作为喷涂材料，经载气流或输送泵送入等离子弧焰中，经雾化处理后被等离子弧焰高温加热蒸发、反应沉积、烧结，最后在基体上形成具有纳米结构的纳米涂层。溶液先驱体等离子溶液先驱体等离子喷涂喷涂Solution Precursor Plasma Spray （SPPS） SPPS技术有效解决了纳米粉末材料在等离子喷涂过程中难以输送和涂层制备工艺中抑制纳米粒子长大趋势的关键技术，可得到完全纳米相结构的涂层。SPPS装置Electron beam-directed vapor d

33、eposition（EB-DVD） 高速沉积，up to 87 m/min 循环寿命1.5倍于EB-PVD涂层due to modifying the elastic strain stored energy in TBC 热导率0.81.9 W/(mK ) 涂层密度、柱状晶尺寸与间隙、热导率随气压可控等离子体激活电子束物理气相沉积技术等离子体激活电子束物理气相沉积技术 -电子束与等离子束交互作用-高速致密的反应或定向沉积想法：将离子镀技术引入到EB-PVD高速沉积中等离子体激活电子束物理气相沉积等离子体激活电子束物理气相沉积( (PA EB-PVD) ) (b) 高温合金、钛合金高速高温合金

34、、钛合金高速定向外延生长；定向外延生长； 叶片表面氮化物涂层高叶片表面氮化物涂层高速沉积；速沉积； 工具、模具高效超硬涂工具、模具高效超硬涂层制备。层制备。p电子束与等离子束电子束与等离子束交互交互作用作用p高速高速致密的反应或定向致密的反应或定向沉积沉积(b)PE-EBPVD EBPVD由于具有很好的组织致密性和结构可控性，加之具有形成良好定向组织，将可以发展成为一种单晶高温合金叶片叶尖外延生长制备方法。对抗氧化与组扩散方面的作用EBPVD PE-EBPVD柱状结构：热循环寿命高隔热差高温合金金属涂层陶瓷涂层高温合金金属涂层陶瓷涂层EB-PVDPS层状结构：层状结构：隔热好隔热好热循环寿命低

35、热循环寿命低复合结构：柱状+层状热循环寿命高+隔热好等离子喷涂物理气相沉积（等离子喷涂物理气相沉积（PS-PVD） 涂层制备技术进展涂层制备技术进展液相液相气相（原子或离子态）气相（原子或离子态）气液共存气液共存原子、离子态原子、离子态粒子温度粒子温度采用采用PS-PVD（LPPS-TF）技术，可获得柱状晶）技术，可获得柱状晶 和层状结构交互存在的陶和层状结构交互存在的陶 瓷涂层结构，将成为涂层瓷涂层结构，将成为涂层 的一种重要制备技术。的一种重要制备技术。 涂层制备技术进展涂层制备技术进展 （PS-PVD，德国，德国， Juelich ） NASAs Glenn Research Cente

36、rThe Plasma Spray Physical Vapor Deposition (PS-PVD) Coater was completed at Glenn in 2010. Createdin collaboration with Sulzer Metco, the PS-PVD rig is one of only two such facilities in the U.S.A. and oneof four in the entire world.The PS-PVD allows us to do things that you cant do anywhere else, Harder says. This is new ground, Bryan Harder says. This was only developed in the last couple of years and we dont even know the limits of what it PS-PVD is capable of.谢谢！敬请批评指正归纳总结不当之处，敬请原谅！归纳总结不当之处，敬请原谅！