航空发动机叶片用热障涂层的现状
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(4) 简化冷却通道设计从而降低加工成本 在 其他条件相同情况下, 导热系数为1. 9W m K (气相 沉积的以氧化钇稳定的氧化锆) 的涂层, 可以将表面 温度提高180℃, 而将金属温度降低50℃; 对于等离 子沉积涂层, 其导热系数可达到1. 1W m K, 效益还
航空制造工程
更高。 在实际应用中, 热障涂层的效益视具体的应用
而异。不过这些效益在很大程度上会与应用带来的 缺点相抵消, 这些缺点是: 转子叶片载荷的增加从而 影响盘的寿命, 叶型气动力损失, 加工成本提高。但 一般来说, 总效益是有利的, 因此在发动机中工作温 度最高的冷却叶片从一开始设计就考虑了热障涂 层。
2 中间层的选择
航空发动机中工作温度最高的转子叶片构件在 氧化及腐蚀环境中承受1100℃高温的疲劳及蠕变载 荷。涂层的目的在于防止高温合金受氧化剂的作用。 在 叶 片 服 役 过 程 中, 热 障 涂 层 中 的 渗 铝 层 或 M C rA lY 中的铝通过缓慢的扩散形成一种防氧化的 氧化铝层。由于在寿命期, 涂层要进行翻修, 因此可 以提供足够的铝来形成氧化铝, 满足寿命期的需要。
电子束蒸发沉积法是70年代末由普 惠公司开 发的, 已在美国获广泛应用。独联体的巴顿焊接研究 所也是这种技术的一个重要开发中心, 生产了实验
— 10 —
室用、试生产用及生产用的设施。在西欧, 国际涡轮2 巴 顿 公 司 ( 荷 兰) 从 独 联 体 引 进 了 此 项 工 艺, 英 国 Ch rom a lloy 公司有一台沉积陶瓷用的设备。
高温合金及中间层的性能是一定的, 要使其工 作温度更高, 只能叠加一热障层, 使金属构件保持在 一定温度水平, 这就是陶瓷层。
陶瓷层应有低导热系数和热膨胀系数, 有适合 于热疲劳要求的显微组织。金属中间层赋予系统以 抗氧化性, 它是通过在陶瓷与基体界面上形成氧化 铝层来实现的, 基体的元素有可能扩散到中间层并 影响氧化铝的形成。此外, 氧化铝层在金属中间层中 起有力学作用, 因此氧化铝应致密无缺陷, 牢牢粘附 于金属中间层及陶瓷层中。
航空发动机叶片用热障涂层的现状
中国航空信息中心 陈 林
[ 摘要 ] 航空发动机性能的要求对叶片的涂层提出了技术及经济上的挑战。本文对发动机涡轮叶 片热障涂层的发展作了综合叙述, 重点对美、法及独联体国家不同涂层工艺及所用的涂层材料技术作 了说明。最后指出了今后的研究及发展方向。
关键词: 航空涡轮发动机叶片 防护涂层 热障涂层 [A b st ract ] Perfo rm ance requ irem en t s o f aero nau t ica l eng ines p resen t an im po rtan t cha llenge, bo th techn ica l and eco nom ica l, to the co a t ing s designed to p ro tect the vanes and b lades. A com p re2 hen sive descrip t io n is g iven to the developm en t o f therm a l ba rrier co a t ing s fo r tu rb ine a irfo ils w ith fo cu s o n U SA , F rench and C IS co a t ing p ro cesses and m a teria ls techno lo gy. F ina lly the fu tu re re2 sea rch and developm en t a re b rief ly o u t lined. Keywords: A ircraf t tu rb ine eng ine a irfo ils P ro tect ive co a t ing s G rad ien t therm a l ba rrier co a t ing s
3 陶瓷层工艺方法对比
在热障涂层中, 目前用于陶瓷层的涂覆工艺有 低压等离子喷涂以及电子束蒸发沉积两种。
等离子喷涂的氧化钇稳定化的氧化锆陶瓷层会 因为快冷而产生松孔片层组织及微裂纹。中间层用 低压等离子喷涂不产生裂纹, 在1000℃以上热处理 几小时后, 残余松孔率低于1% , 由于元素的扩散作 用, 中间层与基体能良好粘结。经验表明: 为使陶瓷 层在热循环条件下有良好的粘结力, 陶瓷层应沉积 在粗糙度最小的表面上, 这种粗糙度获得的方法是 用粒度较大的粉末来喷涂粒度较小的粉末以获得一 个致密层。
在生产上, 简单的固体渗铝已被渗铝铂或铝铬 取代。近年来, 法国航空航天研究院研究用钯来取代 铂, 其抗氧化和抗热腐蚀性相当于最好的铝化物 。 但取代试验未进行到底, 因得到的铝钯涂层有脆性。 脆性的来源可能是施加涂层时氢的吸入。为了避免 这一问题, 已提出用预先镀镍2钯来代替镀钯, 因氢 在镍2钯中的溶解度极小。根据 L am esle 的看法, 钯 氧化后形成 Β2N iA l (Pd) , 减缓镍而促进了铝的扩散, 可以较迅速地提供铝来形成所需的氧化铝层。目前 这种涂层已转入工业化生产, 并用于直升机发动机 上。
物理沉积的陶瓷柱状晶结构使陶瓷具有变形容 限, 能适应热源应力。因此对于温度变化频繁及苛刻 的应用情况来说, 此法优于等离子喷涂。另外, 与等 离子喷涂相比, 物理沉积法还有与切口表面的粘结 力好; 表面粗糙度小, 有利于气动性要求; 抗浸蚀性 好; 冷却通道不易填塞等优点 (详见表1)。但是它的 导热系数高于等离子喷涂层。柱状组织尽管是尺寸 极小的松孔, 也有使热流短路的效应, 但平行于界面 的微裂纹可有效地阻止热迁移。
粗糙表面以增 加结合强度
切削加工, 以便柱状 晶与中间层结合紧密
中间层
需用包覆涂层
零件几何形 状上的考虑
热疲劳强度 抗浸蚀性 导热系数 设备成本
工艺有方向性 < 0. 5Λm 的冷却通道易 填塞, 细件温度难控制
好 中等 小 中等
也可用扩散涂层
工艺有方向性 冷却通道堵塞最小
极好 好 中等 极高
一般来说, 这种气相沉积一般是先形成一细的 等轴晶层, 然后在其上面形成织构及柱状晶。先沉积 氧化锆 (按氧的化学计量法) 可以减少不希望有的氧 化物 (如 N iO、尖晶石) 的产生, 从而可以改善陶瓷层 与中间层的结合力。
图 2b 所 示 为 经 氧 化 钇 稳 定 的 氧 化 锆 层 在 1100℃空气中等温处理1000h 后的情况。在氧化铝 与M C rA lY 界面上出现了裂纹, 而氧化铝与氧化锆 仍粘结很牢。不过, 这种裂纹模式虽然常观察到, 但 不是唯一的, 氧化铝中的裂纹 (有时在氧化铝 氧化 锆界面上的裂纹) , 特别是在氧化锆层中缺陷生长部 位上的裂纹经高温等温退火后反而得以消除。
美国宾夕法尼亚州立大学的研究表明, 在电子 束蒸发沉积时, 另外附加一个离子束源, 可以进一步 提高涂层的密度及其与基体的结合强度。另外, 这种 高能离子辅助沉积还可以将涂层的内应力由拉应力 变为压应力, 从而可以控制多层涂层的应力状态。
高能离子束还可以用来在涂覆之前对真空室进 行清理, 从而提高涂层与基体间的结合强度。
表1 等离子法与电子束蒸发法涂层的特性对比
特 性
等离子喷涂
电子束蒸发
陶瓷层 显微组织 粗 糙 度
厚 度
片层 喷涂状态: > 50Λm 抛 光 态: < 2Λm 250～ 350Λm , 可达1mm
柱状 喷涂状态: < 2Λm 处 理 后: < 0. 7Λm 130 Λm , 可达350 Λm
界 面
(2) 延长了叶片的寿命 在其他条件不变的情 况 下, 厚 200Λm 的 热 障 涂 层 可 以 使 金 属 温 度 降 低 50℃, 使高压转子叶片前缘的蠕变疲劳寿命延长3倍 以上, 同时由于削去了局部的或瞬态的温度峰值, 从 而消除了大的热机械疲劳损伤。
(3) 减少了来自压气机的冷却气流量 200Λm 的热障涂层, 可以减少15% 的冷却气流, 从而节省 0. 4% 的耗油率。
因此可以设想: 热疲劳性能好的原因是缺少了裂纹 源从而提高了材料的韧性。
在更高的温度上 (例如1300℃) , 应力场的作用 则不足以成为阳离子扩散的能量障碍, 因而两相组 织逐渐消失, 表现为立方体析出相的长大以及 t′相 转变成 t 稳定相, 后者在冷却时转变成 m 单斜相。
热障涂层在服役中的降解现象是很复杂的, 尚 无令人满意的解释。可能有4方面的因素起作用, 这 就是陶瓷层、中间层、合金及环境。对于等离子喷涂 的热障涂层来说, 降解表现为靠近界面的氧化锆中 的裂纹的长大ห้องสมุดไป่ตู้对于蒸发沉积的热障涂层来说, 由于 沉积层为柱状组织, 陶瓷层中很少出现这种裂纹扩 展。裂纹在柱状组织的柱与柱的空间中受到阻碍或 偏折。相反, 氧化铝层是薄弱环节。
在改质铝化物涂层开发的同时, 又将惰性气体
—9—
等离子喷涂及电子束气相沉积工艺用来实现这种涂 层。这样, 在涂层中可以引入足够量的铬、钇之类元 素, 铬有利于抗腐蚀, 钇有利于在热循环条件下增加 氧化铝层的结合力。还有人提出加入钽以及加入铂。 加入钽的目的是以稳定碳化物的形式吸收从含碳高 温合金中扩散来的钛, 促进氧化铝层的形成。
需要指出的是, 热障涂层系统会在高温使用过 程中因氧化、扩散以及陶瓷层结构变化而变化。因此 各组成部分的性能也会产生变化。
由于陶瓷层与中间层的界面是最薄弱的环节, 为此采用了多种方法来改善其结合强度, 如使中间 层的铝浓度沿涂层厚度方向具有梯度变化, 从而提 高抗氧化性, 铬的浓度也可以这样处理。另外, 还可 以在陶瓷层与中间层之间通过表面处理 A l2O 3 层或 在叶片合金基体上形成多种成分沿厚度作梯度性质 的变化, 而使最终形成的热障涂层系统中不存在金 属与陶瓷或金属与金属的界面。电子束物理气相沉 积通过沉积参数的变化以及成分的选择具有广泛的 潜力。巴顿焊接研究所的电子束技术国际中心的工 作表明, 该工艺可显著提高热障涂层的耐久性。这种 梯度热障涂层几年后可能会广泛应用。
1997年第6期
其中之一是微波等离子辅助的化学气相沉积 ( PECVD )。为避免方向性, 化学气相沉积优于物理 气相沉积。但是氧化锆的化学气相沉积的速度小, 每 小时只有1Λm 左右, 很不适于在工业上沉积100Λm 以上的涂层。但研究表明, 在等离子与微波的辅助作 用下, 有可能将化学气相沉积速度提高到80Λm h。 在法国航空航天研究院设计及研究的系统中, 氧化 钇稳定的氧化锆是由 ZrC l4及 Y ( thd) 3 组成的。其中 Y ( thd) 3 为钇的四甲基代庚烷二酮。图1所示为微波 等离子辅助的化学气相沉积原理图。
目前美国宾夕法尼亚州立大学有这种离子束辅 助的电子束蒸发沉积装置。离子枪为10kW 冷阴极离 子化源。
目前热障涂层所用的涂覆方法都是定向的 (基 体相对于能源) , 复杂的零件如多叶型件就难于甚至 不可能进行涂覆。另外, 它们所用的设备成本高, 是 重大专利产品。
有鉴于此, 法国正在评价现有工艺的代用方案,
热障涂层是由150～ 300Λm 的陶瓷氧化物层与 具有自适应性的中间层组成的一种热防护系统。从
70年代被开发以来, 热障涂层已先后在燃烧室及涡 轮静子叶片、环形件上获得应用, 并在近两年在美国 普 惠公司的 J T 9D、PW 2000、PW 4000的一级转子叶 片 以 及 通 用 电 气 公 司 的 F 414、CF 6280C 2 以 及 CFM 565a 等发动机上获得了成功的应用。有资料报 道, 在第3代单晶叶片上也将采用这种涂层系统。
1 技术经济效应
热障涂层的应用有明显的经济效益, 特别是在 气冷叶片上的应用可收到显著效益。
(1) 主要提高了发动机的涡轮进口温度 从现 有的 ZrO 22Y2O 3涂层使用潜能来看, 可以将涡轮进口 温度至少提高110℃, 接近推重比20发动机要求提高 的 150℃的 目 标, 即: 使 涡 轮 进 口 温 度 达 到 1575～ 1675℃。不 过 目 前 实 际 应 用 中 提 高 的 效 益 为 17～ 28℃, 还远未发挥其潜力。
航空制造工程
更高。 在实际应用中, 热障涂层的效益视具体的应用
而异。不过这些效益在很大程度上会与应用带来的 缺点相抵消, 这些缺点是: 转子叶片载荷的增加从而 影响盘的寿命, 叶型气动力损失, 加工成本提高。但 一般来说, 总效益是有利的, 因此在发动机中工作温 度最高的冷却叶片从一开始设计就考虑了热障涂 层。
2 中间层的选择
航空发动机中工作温度最高的转子叶片构件在 氧化及腐蚀环境中承受1100℃高温的疲劳及蠕变载 荷。涂层的目的在于防止高温合金受氧化剂的作用。 在 叶 片 服 役 过 程 中, 热 障 涂 层 中 的 渗 铝 层 或 M C rA lY 中的铝通过缓慢的扩散形成一种防氧化的 氧化铝层。由于在寿命期, 涂层要进行翻修, 因此可 以提供足够的铝来形成氧化铝, 满足寿命期的需要。
电子束蒸发沉积法是70年代末由普 惠公司开 发的, 已在美国获广泛应用。独联体的巴顿焊接研究 所也是这种技术的一个重要开发中心, 生产了实验
— 10 —
室用、试生产用及生产用的设施。在西欧, 国际涡轮2 巴 顿 公 司 ( 荷 兰) 从 独 联 体 引 进 了 此 项 工 艺, 英 国 Ch rom a lloy 公司有一台沉积陶瓷用的设备。
高温合金及中间层的性能是一定的, 要使其工 作温度更高, 只能叠加一热障层, 使金属构件保持在 一定温度水平, 这就是陶瓷层。
陶瓷层应有低导热系数和热膨胀系数, 有适合 于热疲劳要求的显微组织。金属中间层赋予系统以 抗氧化性, 它是通过在陶瓷与基体界面上形成氧化 铝层来实现的, 基体的元素有可能扩散到中间层并 影响氧化铝的形成。此外, 氧化铝层在金属中间层中 起有力学作用, 因此氧化铝应致密无缺陷, 牢牢粘附 于金属中间层及陶瓷层中。
航空发动机叶片用热障涂层的现状
中国航空信息中心 陈 林
[ 摘要 ] 航空发动机性能的要求对叶片的涂层提出了技术及经济上的挑战。本文对发动机涡轮叶 片热障涂层的发展作了综合叙述, 重点对美、法及独联体国家不同涂层工艺及所用的涂层材料技术作 了说明。最后指出了今后的研究及发展方向。
关键词: 航空涡轮发动机叶片 防护涂层 热障涂层 [A b st ract ] Perfo rm ance requ irem en t s o f aero nau t ica l eng ines p resen t an im po rtan t cha llenge, bo th techn ica l and eco nom ica l, to the co a t ing s designed to p ro tect the vanes and b lades. A com p re2 hen sive descrip t io n is g iven to the developm en t o f therm a l ba rrier co a t ing s fo r tu rb ine a irfo ils w ith fo cu s o n U SA , F rench and C IS co a t ing p ro cesses and m a teria ls techno lo gy. F ina lly the fu tu re re2 sea rch and developm en t a re b rief ly o u t lined. Keywords: A ircraf t tu rb ine eng ine a irfo ils P ro tect ive co a t ing s G rad ien t therm a l ba rrier co a t ing s
3 陶瓷层工艺方法对比
在热障涂层中, 目前用于陶瓷层的涂覆工艺有 低压等离子喷涂以及电子束蒸发沉积两种。
等离子喷涂的氧化钇稳定化的氧化锆陶瓷层会 因为快冷而产生松孔片层组织及微裂纹。中间层用 低压等离子喷涂不产生裂纹, 在1000℃以上热处理 几小时后, 残余松孔率低于1% , 由于元素的扩散作 用, 中间层与基体能良好粘结。经验表明: 为使陶瓷 层在热循环条件下有良好的粘结力, 陶瓷层应沉积 在粗糙度最小的表面上, 这种粗糙度获得的方法是 用粒度较大的粉末来喷涂粒度较小的粉末以获得一 个致密层。
在生产上, 简单的固体渗铝已被渗铝铂或铝铬 取代。近年来, 法国航空航天研究院研究用钯来取代 铂, 其抗氧化和抗热腐蚀性相当于最好的铝化物 。 但取代试验未进行到底, 因得到的铝钯涂层有脆性。 脆性的来源可能是施加涂层时氢的吸入。为了避免 这一问题, 已提出用预先镀镍2钯来代替镀钯, 因氢 在镍2钯中的溶解度极小。根据 L am esle 的看法, 钯 氧化后形成 Β2N iA l (Pd) , 减缓镍而促进了铝的扩散, 可以较迅速地提供铝来形成所需的氧化铝层。目前 这种涂层已转入工业化生产, 并用于直升机发动机 上。
物理沉积的陶瓷柱状晶结构使陶瓷具有变形容 限, 能适应热源应力。因此对于温度变化频繁及苛刻 的应用情况来说, 此法优于等离子喷涂。另外, 与等 离子喷涂相比, 物理沉积法还有与切口表面的粘结 力好; 表面粗糙度小, 有利于气动性要求; 抗浸蚀性 好; 冷却通道不易填塞等优点 (详见表1)。但是它的 导热系数高于等离子喷涂层。柱状组织尽管是尺寸 极小的松孔, 也有使热流短路的效应, 但平行于界面 的微裂纹可有效地阻止热迁移。
粗糙表面以增 加结合强度
切削加工, 以便柱状 晶与中间层结合紧密
中间层
需用包覆涂层
零件几何形 状上的考虑
热疲劳强度 抗浸蚀性 导热系数 设备成本
工艺有方向性 < 0. 5Λm 的冷却通道易 填塞, 细件温度难控制
好 中等 小 中等
也可用扩散涂层
工艺有方向性 冷却通道堵塞最小
极好 好 中等 极高
一般来说, 这种气相沉积一般是先形成一细的 等轴晶层, 然后在其上面形成织构及柱状晶。先沉积 氧化锆 (按氧的化学计量法) 可以减少不希望有的氧 化物 (如 N iO、尖晶石) 的产生, 从而可以改善陶瓷层 与中间层的结合力。
图 2b 所 示 为 经 氧 化 钇 稳 定 的 氧 化 锆 层 在 1100℃空气中等温处理1000h 后的情况。在氧化铝 与M C rA lY 界面上出现了裂纹, 而氧化铝与氧化锆 仍粘结很牢。不过, 这种裂纹模式虽然常观察到, 但 不是唯一的, 氧化铝中的裂纹 (有时在氧化铝 氧化 锆界面上的裂纹) , 特别是在氧化锆层中缺陷生长部 位上的裂纹经高温等温退火后反而得以消除。
美国宾夕法尼亚州立大学的研究表明, 在电子 束蒸发沉积时, 另外附加一个离子束源, 可以进一步 提高涂层的密度及其与基体的结合强度。另外, 这种 高能离子辅助沉积还可以将涂层的内应力由拉应力 变为压应力, 从而可以控制多层涂层的应力状态。
高能离子束还可以用来在涂覆之前对真空室进 行清理, 从而提高涂层与基体间的结合强度。
表1 等离子法与电子束蒸发法涂层的特性对比
特 性
等离子喷涂
电子束蒸发
陶瓷层 显微组织 粗 糙 度
厚 度
片层 喷涂状态: > 50Λm 抛 光 态: < 2Λm 250～ 350Λm , 可达1mm
柱状 喷涂状态: < 2Λm 处 理 后: < 0. 7Λm 130 Λm , 可达350 Λm
界 面
(2) 延长了叶片的寿命 在其他条件不变的情 况 下, 厚 200Λm 的 热 障 涂 层 可 以 使 金 属 温 度 降 低 50℃, 使高压转子叶片前缘的蠕变疲劳寿命延长3倍 以上, 同时由于削去了局部的或瞬态的温度峰值, 从 而消除了大的热机械疲劳损伤。
(3) 减少了来自压气机的冷却气流量 200Λm 的热障涂层, 可以减少15% 的冷却气流, 从而节省 0. 4% 的耗油率。
因此可以设想: 热疲劳性能好的原因是缺少了裂纹 源从而提高了材料的韧性。
在更高的温度上 (例如1300℃) , 应力场的作用 则不足以成为阳离子扩散的能量障碍, 因而两相组 织逐渐消失, 表现为立方体析出相的长大以及 t′相 转变成 t 稳定相, 后者在冷却时转变成 m 单斜相。
热障涂层在服役中的降解现象是很复杂的, 尚 无令人满意的解释。可能有4方面的因素起作用, 这 就是陶瓷层、中间层、合金及环境。对于等离子喷涂 的热障涂层来说, 降解表现为靠近界面的氧化锆中 的裂纹的长大ห้องสมุดไป่ตู้对于蒸发沉积的热障涂层来说, 由于 沉积层为柱状组织, 陶瓷层中很少出现这种裂纹扩 展。裂纹在柱状组织的柱与柱的空间中受到阻碍或 偏折。相反, 氧化铝层是薄弱环节。
在改质铝化物涂层开发的同时, 又将惰性气体
—9—
等离子喷涂及电子束气相沉积工艺用来实现这种涂 层。这样, 在涂层中可以引入足够量的铬、钇之类元 素, 铬有利于抗腐蚀, 钇有利于在热循环条件下增加 氧化铝层的结合力。还有人提出加入钽以及加入铂。 加入钽的目的是以稳定碳化物的形式吸收从含碳高 温合金中扩散来的钛, 促进氧化铝层的形成。
需要指出的是, 热障涂层系统会在高温使用过 程中因氧化、扩散以及陶瓷层结构变化而变化。因此 各组成部分的性能也会产生变化。
由于陶瓷层与中间层的界面是最薄弱的环节, 为此采用了多种方法来改善其结合强度, 如使中间 层的铝浓度沿涂层厚度方向具有梯度变化, 从而提 高抗氧化性, 铬的浓度也可以这样处理。另外, 还可 以在陶瓷层与中间层之间通过表面处理 A l2O 3 层或 在叶片合金基体上形成多种成分沿厚度作梯度性质 的变化, 而使最终形成的热障涂层系统中不存在金 属与陶瓷或金属与金属的界面。电子束物理气相沉 积通过沉积参数的变化以及成分的选择具有广泛的 潜力。巴顿焊接研究所的电子束技术国际中心的工 作表明, 该工艺可显著提高热障涂层的耐久性。这种 梯度热障涂层几年后可能会广泛应用。
1997年第6期
其中之一是微波等离子辅助的化学气相沉积 ( PECVD )。为避免方向性, 化学气相沉积优于物理 气相沉积。但是氧化锆的化学气相沉积的速度小, 每 小时只有1Λm 左右, 很不适于在工业上沉积100Λm 以上的涂层。但研究表明, 在等离子与微波的辅助作 用下, 有可能将化学气相沉积速度提高到80Λm h。 在法国航空航天研究院设计及研究的系统中, 氧化 钇稳定的氧化锆是由 ZrC l4及 Y ( thd) 3 组成的。其中 Y ( thd) 3 为钇的四甲基代庚烷二酮。图1所示为微波 等离子辅助的化学气相沉积原理图。
目前美国宾夕法尼亚州立大学有这种离子束辅 助的电子束蒸发沉积装置。离子枪为10kW 冷阴极离 子化源。
目前热障涂层所用的涂覆方法都是定向的 (基 体相对于能源) , 复杂的零件如多叶型件就难于甚至 不可能进行涂覆。另外, 它们所用的设备成本高, 是 重大专利产品。
有鉴于此, 法国正在评价现有工艺的代用方案,
热障涂层是由150～ 300Λm 的陶瓷氧化物层与 具有自适应性的中间层组成的一种热防护系统。从
70年代被开发以来, 热障涂层已先后在燃烧室及涡 轮静子叶片、环形件上获得应用, 并在近两年在美国 普 惠公司的 J T 9D、PW 2000、PW 4000的一级转子叶 片 以 及 通 用 电 气 公 司 的 F 414、CF 6280C 2 以 及 CFM 565a 等发动机上获得了成功的应用。有资料报 道, 在第3代单晶叶片上也将采用这种涂层系统。
1 技术经济效应
热障涂层的应用有明显的经济效益, 特别是在 气冷叶片上的应用可收到显著效益。
(1) 主要提高了发动机的涡轮进口温度 从现 有的 ZrO 22Y2O 3涂层使用潜能来看, 可以将涡轮进口 温度至少提高110℃, 接近推重比20发动机要求提高 的 150℃的 目 标, 即: 使 涡 轮 进 口 温 度 达 到 1575～ 1675℃。不 过 目 前 实 际 应 用 中 提 高 的 效 益 为 17～ 28℃, 还远未发挥其潜力。