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航空发动机热端部件的许用温度与涂覆其表面的热障涂层的阻热性能有关,而这种阻热性能受涂层结构特征的影响较大,但是前人对结构特征的分析多侧重于孔隙率,并未深入考虑孔隙形状和分布的影响。本文引入与热导率相关的孔隙形状因子和分布因子,建立涂层结构特征与热导率之间的联系,量化地分析了涂层结构对涂层阻热性能的影响。首先,本文采用新型造孔工艺制备了孔隙可控的热障涂层。这种工艺利用溶胶凝胶法在聚苯酯粉末表面包覆“高温保护膜”氧化钛。将包覆后的聚苯酯粉末与氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)微粉经喷雾造粒法团聚,得到最终的涂层喷涂粉末。通过等离子喷涂方法制备孔隙率可控的陶瓷面层,并将涂层的孔隙率控制在2.5%,11.5%,24.4%,30.1%四种范围。接下来利用扫描电镜分析不同孔隙率涂层的截面形貌及孔隙结构,统计了对热导率影响较大的形状特征和分布特征,包括孔隙纵横比、倾斜角及孔隙至涂层热输入表面距离等,依此定义了与涂层热导率有关的形状热导系数λ_c及分布热导系数λ_d,建立了热导率关于孔隙结构的表达式。然后利用激光闪射法测量了涂层100-900℃环境下的热导率,拟合得到了前文建立的热导率表达式中形状热导参数及分布热导参数的具体数值。结果表明,形状热导系数λ_c在300℃时为0.0287 W/(m?K),分布热导系数λ_d为-2.78326W/(m?K),涂层的热导率随温度升高而减小,形状热导系数λ_c及分布热导系数λ_d均随温度升高而增大,900℃时形状热导系数λ_c为0.044W/(m?K),增大了约53%;分布热导系数λ_d为-6.48126 W/(m?K),绝对值增大了约133%。说明温度越高,孔隙的形状及分布对涂层热导率影响程度越大。最后,对具有不同孔隙结构特征的涂层进行了不同温度条件下的阻热试验。结果表明,前文建立的热导公式计算得到500℃下使用小粒径PHB作为造孔剂的涂层热导率下降了2.2%,对应的阻热温降增加了38%。900℃下热导率下降了3.1%,温降增加了12.4%。当涂层的孔隙率近似时,随着孔隙投影在热流传递法向面积的增大以及孔隙至热输入表面平均距离的减小,涂层的有效热导率计算值下降,阻热效果增加。