【摘 要】
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随着国家石油开采由内陆转向海洋,建设海洋石油开采平台的需求日益增加,燃气轮机发电机组作为海洋石油开采平台的“动力心脏”,对我国能源生产领域具有重要意义。热障涂层（Thermal Barrier Coatings,TBCs）广泛应用于燃气轮机的高温部件,利用陶瓷材料具有良好的耐高温、低热导率及耐腐蚀等特点为热端核心部件提供防护作用。服役在海洋环境中的燃气轮机,其叶片会受到由海水中的盐雾（主要为NaC
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随着国家石油开采由内陆转向海洋,建设海洋石油开采平台的需求日益增加,燃气轮机发电机组作为海洋石油开采平台的“动力心脏”,对我国能源生产领域具有重要意义。热障涂层（Thermal Barrier Coatings,TBCs）广泛应用于燃气轮机的高温部件,利用陶瓷材料具有良好的耐高温、低热导率及耐腐蚀等特点为热端核心部件提供防护作用。服役在海洋环境中的燃气轮机,其叶片会受到由海水中的盐雾（主要为NaCl）与燃料中杂质（含Na2SO4）形成的NaCl+Na2SO4混合熔盐的侵蚀,在高温环境下该腐蚀介质会聚集在叶片涂层表面,经表面的孔隙和裂纹渗透至涂层内部,引发陶瓷层因相变产生裂纹,形成腐蚀通道,加速腐蚀的同时造成MCrAlY粘结层的氧化,最终引起涂层剥落失效。本课题采用大气等离子喷涂（Air Plasma Spraying,APS）的方式,选用商用化ZrO2-8%wtY2O3和NiCrAlY粉末作涂层材料。保证喷涂轨迹为喷涂工艺中唯一变量,设计四组喷涂轨迹,在Inconel 718镍基高温合金基体上进行涂层制备,并在1100℃进行等温氧化和熔盐腐蚀实验来探究喷涂轨迹对涂层抗高温氧化性及耐熔盐腐蚀性的影响。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和能谱仪（EDS）分析高温环境下,热生长氧化物层（Thermally Grown Oxide,TGO）的成分。探究在高温熔盐环境下,熔盐腐蚀造成涂层失效的机理,分析热障涂层失效的原因。选用纳米压痕仪和维氏硬度计检测涂层的常温力学性能。为改善制备高性能TBCs涂层的喷涂工艺提供理论基础和实验数据。所得实验结论如下:（1）:在相同喷涂道次的条件下,喷涂轨迹的改变会对陶瓷顶层的孔隙率产生影响进而改变涂层厚度。四组试样的孔隙率分别为15.80%、13.11%、11.39%、10.18%,且陶瓷层的厚度随孔隙率的降低涂层的厚度呈下降趋势。（2）:当在1100℃的等温氧化实验中,B组试样涂层抗高温氧化表现最为优异,使用寿命为108小时。（3）:在1100℃高温熔盐腐蚀实验中,喷涂轨迹使试样陶瓷层孔隙率降低,涂层组织愈发致密化,D组试样陶瓷层孔隙率为10.18%时,涂层的耐腐蚀性能最为优异。（4）:喷涂轨迹的改变使A-D试样陶瓷层孔隙率呈下降趋势,其组织致密度得到提升。在纳米压痕检测中,A试样陶瓷层的弹性模量和硬度分别从151.37GPa和11.52GPa提高至D试样的184.22Gpa和13.47GPa。另外,在维氏硬度检测时,陶瓷层显微硬度从A试样的809.17Hv提升至D试样的942.14Hv。
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