Nanocrystalline bond coat development

纳米晶粘结层开发

基本信息

  • 批准号:
    217210-2007
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.71万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2011-01-01 至 2012-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Gas turbine engines are considered to be amongst the most hostile operating environments for conventional material systems. Increasing demands for higher engine performance, thermal efficiency and durability of components have led to the development of thermal barrier coating (TBC) systems. These systems are typically used on the hot section components of gas turbine engines, such as blades, vanes and combustors for protection against high temperature oxidation and corrosion. TBCs typically consist of an yttria-partially-stabilized zirconia top coat and a MCrAlY (where M can be Ni and/or Co) bond coat usually applied by thermal spray techniques such as plasma and/or HVOF spraying on the superalloy base metal to be protected. The full potential of TBC systems is yet to be reached due to premature failure, usually occurring at the bond coat-top coat interface. Recent studies have shown promising solutions to obtain enhanced performance TBC. In particular, nanocrystalline bond coats have been produced by HVOF. Although these bond coats exhibited partial grain growth compared to the original nanocrystalline feedstock powder, they exhibited improved oxidation and corrosion behaviour, thus enhancing the TBC performances. However, these studies have revealed that the use of HVOF to produce the bond coat promotes the formation of detrimental oxides due to unavoidable in-flight oxidation of the feedstock powder. The production of nanocrystalline bond coat without the formation of harmful oxides and grain growth during spraying is sought as the solution to producing enhanced TBC systems. The long term objective of this research project is to successfully produce enhanced TBC systems that will exhibit better performances with respect to delamination/cracking, by first producing non-oxidized nanocrystalline MCrAlY bond coats using both CGDS and p-CGDS techniques combined with nanocrystalline powder production using existing milling techniques (shorter term objective).It is expected that non-oxidized nanocrystalline bond coats will exhibit superior performances with respect to delamination/cracking.
燃气涡轮发动机被认为是传统材料系统最恶劣的运行环境之一。对更高发动机性能、热效率和部件耐用性的需求不断增长,导致了热障涂层 (TBC) 系统的发展。这些系统通常用于燃气涡轮发动机的热部部件,例如叶片、叶片和燃烧器,以防止高温氧化和腐蚀。 TBC 通常由氧化钇部分稳定的氧化锆面涂层和 MCrAlY(其中 M 可以是 Ni 和/或 Co)粘结层组成,通常通过热喷涂技术(例如等离子和/或 HVOF 喷涂)涂覆在高温合金基体金属上。受保护。由于过早失效(通常发生在粘结层与面漆界面处),TBC 系统的全部潜力尚未发挥。最近的研究显示了获得增强 TBC 性能的有前景的解决方案。特别是,纳米晶粘合层已通过 HVOF 生产。尽管与原始纳米晶原料粉末相比,这些粘结层表现出部分晶粒生长,但它们表现出改善的氧化和腐蚀行为,从而提高了 TBC 性能。然而,这些研究表明,由于原料粉末不可避免的飞行中氧化,使用 HVOF 生产粘合层会促进有害氧化物的形成。纳米晶粘结层的生产在喷涂过程中不会形成有害氧化物和晶粒生长,被视为生产增强型热障涂层系统的解决方案。该研究项目的长期目标是首先使用 CGDS 和 p-CGDS 技术结合纳米晶粉末生产来生产非氧化纳米晶 MCrAlY 粘结层,成功生产增强型 TBC 系统,在分层/开裂方面表现出更好的性能使用现有的铣削技术(短期目标)。预计非氧化纳米晶体粘合涂层将在分层/开裂方面表现出优异的性能。

项目成果

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