The invention relates to the field of laser application technology, and also relates to a preparation process of thermal barrier coating for aero-engine blades. In order to improve the bonding strength between the plasma spraying ceramic layer and the bonding layer, a picosecond laser is used to process the etching process of the bonding layer and the bonding layer of the thermal barrier coating. In the process of high temperature cyclic oxidation, the thermal stress distribution of the coating interface is adjusted effectively, the concentrated stress mode of the coating is changed, the growth mode of TGO isokinetic and plane propulsion is broken, and the damage of the bonding force between the bonding layer and the ceramic layer is reduced by the thermal stress and the TGO growth mode. Through thermal shock test, the life of thermal barrier coatings after bonding layer impact has been greatly improved. The method for adjusting the interface structure of the thermal barrier coating of the invention has simple process, easy operation and convenient implementation.
【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机叶片热障涂层的制备工艺
本专利技术涉及激光应用
,还涉及一种航空发动机叶片热障涂层的制备工艺。
技术介绍
高压涡轮叶片是发动机中承温和承载最为苛刻的核心部件,也是制约发动机发展的短板。目前,高温合金是高压涡轮叶片采用的主要结构材料,其中,单晶合金的承温能力最高,它能承受的最高温度为1150℃左右,已接近高温合金的承温极限。但是,就涡轮叶片的工况而言,即使采用先进的气膜冷却技术,到达叶片表面的燃气温度仍高于叶片合金的承温极限。针对该问题,国际上公认热障涂层是显著提高发动机服役温度最切实可行的办法。热障涂层的失效行为非常复杂,许多因素都对涂层寿命产生影响,涂层的裂纹大小与分布;气孔的大小、形状及分布;粘结层的抗氧化性,陶瓷层的相稳定性;热循环过程中应力的大小;各层性能的相容性;各层界面的结合特性等等。但从目前所有研究的报道来看,涂层失效的宏观结果,主要表现热障涂层经过高温循环热作用后粘结层与基体、粘结层与陶瓷层的脱落与剥落上。皮秒激光的脉宽很短,只有几个皮秒,具有很高的峰值功率。它与材料相互作用时,刻蚀部分热影响很小,产生"冷"加工的效果,避免不必要的热效应,无热影响区,且边缘光滑,因此可利用皮秒激光进行高精密加工。皮秒激光器波长涵盖红外到紫外,可处理的材料范围极广,适用于很多场合的加工应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提高热障涂层粘结层与陶瓷层的结合力,调节热障涂层界面的热应力分布状态,打破因高温氧化形成的界面TGO生长后存在的连片模式,从而提高热障涂层的使用寿命。实施本专利技术的装置包括等离子喷涂设备和Nd:YAG激光器及其 ...
【技术保护点】
1.一种航空发动机叶片热障涂层的制备工艺,在金属合金表面制备粘结层,再在粘结层表面制备陶瓷层,其特征在于:再利用皮秒激光刻蚀陶瓷层,构造等腰梯形结构,然后直接在皮秒激光刻蚀的试样表面进行第二次粘结层的制备,再在第二次粘结层的表面进行第二次陶瓷层的制备,在粘结层与陶瓷层界面形成榫型交错结构,从而提高热障涂层的使用寿命。
【技术特征摘要】
1.一种航空发动机叶片热障涂层的制备工艺,在金属合金表面制备粘结层,再在粘结层表面制备陶瓷层,其特征在于:再利用皮秒激光刻蚀陶瓷层,构造等腰梯形结构,然后直接在皮秒激光刻蚀的试样表面进行第二次粘结层的制备,再在第二次粘结层的表面进行第二次陶瓷层的制备,在粘结层与陶瓷层界面形成榫型交错结构,从而提高热障涂层的使用寿命。2.如权利要求1所述的一种航空发动机叶片热障涂层的制备工艺,其特征在于,具体步骤如下:(1)在金属合金表面制备粘结层;(2)再在粘结层表面制备陶瓷层;(3)利用皮秒激光刻蚀陶瓷层构造等腰梯形结构;(4)直接在皮秒激光刻蚀的试样表面进行第二次粘结层的制备,将等腰梯形结构填满;(5)对第二次粘结层制备后的试样进行打磨抛光,将试样表面未皮秒激光刻蚀的区域多余粘结层去掉,露出等腰梯形陶瓷层顶部;(6)进行第二次陶瓷层制备。3.如权利要求2所述的一种航空发动机叶片热障涂层的制备工艺,其特征在于,步骤(1)中的...
【专利技术属性】
技术研发人员:花银群,李志宝,叶云霞,曹将栋,帅文文,陈瑞芳,薛青,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。