熱障涂層性能檢測技術發展現狀

馬德隆 萬德田 邱巖 杜大艷

1 前言

提升渦輪進口溫度是提升航空發動機推重比的重要途徑。國內外研究表明，在維持其他條件不變的前提下，渦輪進口溫度每升高50℃，可提升航空發動機推力7%～8%。隨著技術不斷發展，當前最先進的渦扇航空發動機的渦輪進口溫度已經超過1 900K，該溫度遠超常用高溫合金材料的熔點。因此，如何提升航空燃氣渦輪發動機熱端部件的耐高溫性能成為航空發動機發展的焦點問題之一。從20世紀50年代至今，國內外眾多科研工作者針對這一問題開展了大量研究，最終形成了提高航空發動機渦輪葉片耐久性與可靠性的3大技術：高溫合金等耐高溫結構材料技術、高效氣冷技術以及熱障涂層技術。

熱障涂層（Thermal Barrier Coatings，TBCs）是利用陶瓷材料低熱導、耐高溫、耐腐蝕等優越性能，將其以噴涂、沉積等多種方式附著于基體表面，從而提高基體材料的服役性能。發展熱障涂層技術，對縮小我國航空發動機與世界先進水平間的技術差距、實現跨代發展具有舉足輕重的戰略意義，同時對能源、航空、航天等領域也都有重大促進作用。

2 熱障涂層性能檢測技術研究意義

對于熱障涂層而言，涂層表面以及與基體界面性能的好壞直接決定構件整體性能的優劣，準確地涂層性能評價對于涂層構件服役安全可靠性具有重要的意義。國內外曾多次報道，因航空發動機破壞而導致飛行器故障甚至墜毀的事故。據相關機構報道，在我國發生的航空發動機事故中，80%以上都與發動機葉片失效緊密相關，而熱障涂層的表面與界面失效破壞正是航空發動機渦輪葉片的主要破壞模式之一。……