Напредак истраживања и развојни тренд тешке гасне турбине и њихових топлотних бариерних премаза ((3)

2.1 Припрема топлотне бариере

У извесној мери, микроструктура топлотне бариерне премазе не само да утиче на топлотну изолацију, отпорност на оксидацију и друга својства премаза, већ и одређује живот премаза. Микроструктура топлотне бариерне премазе зависи не само од материјала који се користи, већ и од процеса припреме. Стога је такође важно изабрати одговарајући процес припреме у складу са различитим захтевима за припрему. Постоји много начина припреме топлотних бариерних премаза, али се углавном деле на две категорије: једна је метода топлотног прскања, а друга је метода физичког отпадања паре. Међу њима, метода топлотне прскања углавном укључује методу суперсоничног прскања, методу плазменог прскања, методу експлозијског прскања и тако даље. Покрив припремљен термичким прскањем је шклопичан. Метода физичке пародепозиције је углавном електронска зрачна физичка пародепозиција (EB-PVD), а припремљено премазивање је колонарно. Керамички слој топлотне бариере се често користи физичком отпадањем пара електронским зраком, прскањем атмосферском плазмом и другим методама. Склај металне везице углавном примењује технологије топлотне прскавине као што су атмосферска плазма прскање (АПС), ниско притисак плазма прскање (ЛППС) и суперсоничко пламен прскање (ХВОФ) [40]. До сада су АПС и ЕБ-ПВД главни методи за припрему топлотних препрека за гасне турбине.

2.1.1 Пружање плазме у атмосфери

АПС је врста дугове директен струја коју ствара пиштољ за прскање како би се АР, ХЕ, Н2 и други гасови претворили у плазмене струје, тако да се керамички прах и метални прах који транспортира носилац гаса могу брзо загрејати и растопити у расто Технологија за формирање премаза на површини матрице суперлигуа тако што се на њој врши удар великом кинетичком енергијом (80 ~ 300 m/s) под дејством електричног поља [42]. Термичка бариера премаза припремљена АПС технологијом састоји се од бројних честица које су међусобно постављене, а матрица је углавном механички везана за ламеларну микроструктуру, која садржи многе дефекте паралелно са матрицом легуре, као што су поре и микро пукотине (као Разлози за формирање су следећи: под условима високих температура, керамика или метал ће се топлити да формирају расплављене честице, а садржаће и неке гасове околине, али стопа хлађења премаза је веома брза, што ће учинити да гас растворен у расплављеним честицама у процесу депо Стога, ако се АПС користи за припрему топлотних преградних премаза, његова порозност је висока и има добре топлотне изолационе перформансе, али су његови недостаци недовољна толеранција на напетост и слаба отпорност на топлотне ударе [43], а углавном се Осим тога, АПС је јефтин за припрему, тако да се може применити на веће делове.

2.1.2 Електронски зрак физичко отпадање паре

ЕБ-ПВД је технологија која користи електронски зрак високе густине енергије за загревање праха за премаз у вакуумској комори и формира расплављену базен на површини праха за испаравање керамичког праха и одлагање на површину субстрата у атомском стању како би се Структура ЕБ-ПВД премаза је колонарна кристална структура перпендикуларна на матрицу легуре, а премаз и матрица су углавном повезани металлургијом. Површина је не само глатка, већ има и добру густину, тако да има високу чврстоћу везивања, толеранцију на напетост и отпорност на топлотне ударе. Углавном се примењује на делове са тешким радним окружењем, као што су лопатице ротора гасне турбине. Међутим, трошкови припреме ЕБ-ПВД премаза су скупи, и могу се припремити само танки премази, а структурна величина делова има одређене захтеве, тако да се ретко користи у гасним турбинама.

Предузре два процеса припреме су веома зрела, али још увек постоје њихови проблеми, као што је приказано у табели 2. У последњих неколико година, релевантни истраживачи стално побољшавају и стварају нове методе припреме топлотне баријере. Тренутно, међу најчешће коришћеним новим методама припреме топлотне бариерне премазе, најзначајнија је технологија физичке пародепозиције (ПС-ПВД) са плазменом прскањем, која се сматра једном од најобећајнијих и најефикаснијих метода припреме топлот

2.1.3 Плазма прскање физичке отпадања паре

Технологија ПС-ПВД развијена је на основу ниско притиска плазменом прскањем. Структура премаза припремљена овом методом је плумена и колоне, а пори у премазу су бројни и празнине су велике, као што је приказано на слици 4. Због тога је технологија ПС-ПВД побољшала проблем недовољне топлотне изолације ЕБ-ПВД премаза и слабе отпорности на топлотне ударе АПС премаза, а топлотни баријерни премаз припремљен технологијом ПС-ПВД има високу чврстоћу везиња, На овој основи, ЗХАНГ и др. [41] су предложили методу модификације термобаријерног премаза PS-PVD 7YSZ помоћу Ал2О3. Експериментални резултати показују да се отпорност на оксидацију и отпорност на корозију ЦМАС-а од термалног баријерног премаза 7YSZ припремљеног технологијом ПС-ПВД може побољшати модификацијом алуминизације.