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环境障涂层是新型高温防护涂层 技术研究还在不断深入

2022-04-24 17:35      责任编辑:周圆    来源:www.newsijie.com    点击:
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环境障涂层是新型高温防护涂层 技术研究还在不断深入

  环境障涂层,是航空发动机热端部件高温防护涂层的一种,涂覆在航空发动机高温结构部件的表面,功能是在高温结构部件与恶劣工作环境之间建立屏障,阻止或降低高温环境对部件性能造成的影响。
 
  环境障涂层是新一代高温防护涂层,主要用来保护碳化硅陶瓷基复合材料。随着飞机飞行速度以及载客量不断增加,大推重比成为航空发动机发展趋势,航空发动机的工作环境温度不断提高,高温合金制造的热端部件逐渐无法满足要求,碳化硅陶瓷基复合材料除了具有高温合金的优点外,耐高温性更优,且质量轻、强度高、抗冲击,成为制造航空发动机部件的重要材料。在高温水蒸气环境下,碳化硅陶瓷基复合材料表面稳定性急剧下降,需要环境障涂层进行防护。
 
  根据新思界产业研究中心发布的《2022-2026年环境障涂层行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,环境障涂层不能与基体产生化学反应,热膨胀系数需与基体相近,且结构稳定、氧渗透率低,可采用的材料主要有莫来石、BSAS、稀土硅酸盐等,在研发问世的产品中,多层环境障涂层在隔热性、耐高温性、耐腐蚀性等方面性能较单层环境障涂层更优。莫来石热导率与氧透过率低,热膨胀系数与碳化硅接近,但抗高温水蒸气侵蚀能力弱,单独作为环境障涂层使用可靠性差。
 
  BSAS涂层一般与莫来石复合使用,制造多层环境障涂层,以莫来石+BSAS为中间层,以BSAS或者Re2Si2O7/Re2SiO5为表层,之间以Si来黏结,这几种材料匹配性较好,产品可靠性高、使用寿命长,但工作在1300℃以上水蒸气环境中效果与寿命会迅速降低。
 
  稀土硅酸盐在高温稳定性与热膨胀系数方面性能更优,是一种新型环境障涂层材料,与莫来石、BSAS物理化学性质匹配,可配合制造多层环境障涂层,不同结构的产品可以工作在不同温度环境下,一般可以工作在1315℃或者1482℃环境中。稀土硅酸盐可用作中间层,也可以用于表层,但作为表层材料时,会产生裂纹。目前,稀土硅酸盐环境障涂层在材料选择、技术工艺、应用等方面研究还在不断深入。
 
  新思界行业分析人士表示,环境障涂层研发的目的是作为碳化硅陶瓷基复合材料的防护层使用,应用在航空发动机热端部件表面。目前,已研发问世的环境障涂层产品在性能方面还存在缺陷,例如在高温水蒸气环境下可靠性、寿命下降等,但与扩散性涂层、包覆型涂层、热障涂层相比,其部分性能具有独特优势,是未来高温防护涂层的重要发展方向之一。我国航空航天产业规模不断扩大,对高温防护涂层的需求将持续增长,环境障涂层研发、生产的重要性突出。
 
关键字: 航空发动机 高温防护涂层 环境障涂层