第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

长期隔热和长寿命是热障涂层应用中最重要的性能指标，也是涂层在制备过程中从材料选择到结构设计优化所面向的基本目标。目前大气等离子喷涂工艺制备的层状结构的YSZ涂层在高温服役条件下易发生烧结使层状孔隙快速愈合，导致涂层热导率和刚度显著增大，在热循环工况下，涂层容易发生开裂而失效，对燃气轮机的可靠性和安全造成隐患和威胁。陶瓷层微观结构设计是提高涂层服役性能的关键方法，从微观结构角度改进，有望获得高热循环寿命和隔热的热障涂层。基于对涂层结构与服役性能之间关系的研究和涂层失效机理的理解，本文开发了一种新型等离子喷涂涂层微观结构，突破了常规等离子喷涂涂层的层状结构特征。新型涂层具有以常规致密涂层作为基体、疏松多孔结构团聚体作为第二相颗粒弥散分布其中的复合结构，该结构的优势为：较为致密的涂层基体能保障涂层较高的断裂韧性，弥散分布的微米团聚颗粒能显著降低涂层的刚度和热导率。考核结果表明新型结构热障涂层兼具低热导率、高断裂韧性和高应变容限的优点，涂层的隔热性能、抗烧结性能和热震寿命相比于传统等离子喷涂涂层和纳米结构涂层获得显著的提升。

等离子喷涂；热障涂层；微观结构，寿命，隔热