【摘 要】
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航空发动机涡轮叶片在发动机运行时需要经受住高温、高压、高离心率、热应力、剧烈震动的影响,而在这种极端环境中,随着使用时间的累积,叶片很容易出现损坏失效,进而引起发动机的故障。所以为了减少故障产生造成的安全事故,需要准确且及时地监测工作状态下的涡轮发动机叶片等高温部件由于振动产生的应变。本文采用直流磁控溅射方法和电子束蒸发方法在Ni基高温合金基片上制备了多层结构/功能一体化的PdCr高温薄膜应变传感
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航空发动机涡轮叶片在发动机运行时需要经受住高温、高压、高离心率、热应力、剧烈震动的影响,而在这种极端环境中,随着使用时间的累积,叶片很容易出现损坏失效,进而引起发动机的故障。所以为了减少故障产生造成的安全事故,需要准确且及时地监测工作状态下的涡轮发动机叶片等高温部件由于振动产生的应变。本文采用直流磁控溅射方法和电子束蒸发方法在Ni基高温合金基片上制备了多层结构/功能一体化的PdCr高温薄膜应变传感器。这种应变计测得的数据精确性高、可靠性强,具有更高的灵敏度系数和更快的响应时间,且便于集成、抗高压高温和气流冲刷,因此能够满足极端条件下应变测试的要求。本论文主要研制了一种在1000℃下具有良好绝缘性的绝缘层,研究了薄膜沉积工艺和退火对其微观结构和绝缘性能的影响,在优化工艺下制备的CeO2薄膜绝缘层基础上,制备了多层结构的PdCr高温薄膜应变计,并测试了高温下的应变性能,主要内容及结论如下:1.采用电子束蒸发法在Ni基高温合金基片与Al2O3陶瓷基片上制备了CeO2薄膜,研究了基底温度、薄膜厚度和退火处理对CeO2薄膜的微观结构和绝缘性能的影响。得到的优化工艺参数为:本底真空5′10-4Pa、蒸发速率0.5nm/s、基底温度300℃、沉积时间34min、沉积厚度1μm,然后在1000℃下退火4次后制得的样品在1000℃下的电阻约为3.2MΩ。之后通过热疲劳测试和冷热冲击测试验证了其高温稳定性。2.在Ni基高温合金基片上依次制备了Ni Cr Al Y过渡层、CeO2绝缘层、PdCr功能层和CeO2防护层构成的多层膜结构PdCr薄膜应变计,优化了过渡层的析铝氧化工艺,提升了热生长氧化层的致密度和稳定性。对PdCr薄膜应变计进行了应变性能测试,实验表明,其电阻温度系数（TCR）为316 ppm/℃,在800℃下的应变灵敏系数（GF）为3.34。
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