Advanced Processing of MCrAlY Coatings (AMPC)

MCrAlY 涂层先进加工 (AMPC)

• 批准号: 556145-2020
• 负责人: Moreau, Christian
• 金额: $ 10.93万
• 依托单位: Concordia University
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Alliance Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=721448
• 关键词: Advanced; Processing; MCrAlY; Coatings; AMPC

New generations of gas turbine engines are striving to increase their operating temperature to yield greater efficiency in the engine cycle. Consequently, improved thermal barrier coatings (TBCs) must be used to protect metallic components exposed to these high temperatures. These coatings consist of a thermally insulating ceramic layer deposited on a metal bond layer (bondcoat). The bondcoat has two essential roles: it increases the adhesion between the insulating ceramic layer and the parts to be protected while providing protection against oxidation occurring at high temperature. This project aims to develop an improved bondcoat layer to increase the performance and durability of TBCs while reducing the manufacturing costs.In this project, the HVAF deposition process will be used to optimize the structure and roughness of the bondcoat layers while optimizing their resistance to oxidation. The HVAF (High-Velocity Air-Fuel) process is a thermal spray process for metallic powders which enables efficient deposition of dense and weakly oxidized coatings without the need for expensive vacuum systems. One of the important challenges of the project is to establish whether it is possible to produce dense layers while sufficiently limiting the reaction of the powders in air to avoid the formation of detrimental phases in the deposits. The proposed research strategy is structured into three stages. The first combines computer fluid dynamics (CFD) modeling with improved diagnostic methods to optimize and control of the HVAF process. The second step deals with the ultrafine microstructure characterization of the deposited bondcoat layers using a complete set of advanced electron microscopy techniques. In a third step, the oxidation resistance and the durability of the deposited coatings are optimized by varying the deposition parameters of the HVAF process and the properties and composition of the starting metal powders.Optimized coatings have the potential to improve engine fuel efficiency, reduce greenhouse gas emissions, and reduce engine manufacturing and maintenance costs.#(cr)#(lf)Pour augmenter l'efficacité énergétique des nouvelles générations de moteurs d'aéronefs, on vise à augmenter leur température de fonctionnement. En conséquence, on doit faire appel à des revêtements barrières thermiques (TBC)de haute performance pour protéger les composants métalliques exposés à ces hautes températures. Ces revêtements consistent en une couche céramique isolante déposée sur une couche d'accrochage métallique. Cette couche d'accrochage a deux rôles essentiels : elle augmente l'adhérence entre la couche céramique isolante et les pièces à protéger tout en assurant une protection contre l'oxydation des matériaux. Ce projet vise à développer une couche d'accrochage améliorée pour augmenter les performances et la durabilité des TBC tout en réduisant les coûts de production.Dans ce projet, le procédé HVAF est utilisé pour optimiser la structure et la rugosité de couches d'accrochage tout en optimisant leur résistance à l'oxydation. Le procédé HVAF (High-Velocity Air-Fuel) est un procédé de projection thermique de poudres métalliques qui permet de déposer efficacement des revêtements denses et faiblement oxydés sans faire appel à des systèmes à vide onéreux. Un des enjeux importants du projet est d'établir s'il est possible de produire des couches denses tout en limitant suffisamment l'oxydation des poudres projetées dans l'air pour éviter la formation de phases nuisibles dans les dépôts. Le projet est structuré en trois étapes. La première combine la modélisation numérique de la dynamique des fluides (CFD) avec des méthodes de diagnostic améliorées pour optimiser le contrôle du procédé HVAF. La deuxième étape traite de la caractérisation ultrafine de la microstructure des couches déposées. Dans une troisième étape, la résistance à l'oxydation et la durabilité des revêtements déposés sont optimisées en jouant sur les paramètres de déposition d

新一代的燃气轮机发动机正在努力提高其工作温度，以在发动机周期中产生更高的效率。因此，必须使用改进的热屏障涂层（TBC）来保护暴露于这些高温的金属组件。这些涂层由沉积在金属键层（Bondcoat）上的热绝缘陶瓷层组成。粘合涂层具有两个基本角色：它增加了绝缘陶瓷层和要保护的部分之间的粘合剂，同时提供了防止在高温下发生的氧化。该项目旨在开发改进的粘合涂层层，以提高TBC的性能和耐用性，同时降低制造成本。在该项目中，HVAF沉积过程将用于优化粘合涂层层的结构和粗糙度，同时优化其对氧化的抵抗力。 HVAF（高速空气燃料）工艺是用于金属粉末的热喷雾工艺，可有效地沉积致密和弱氧化涂层，而无需昂贵的真空系统。该项目的重要挑战之一是确定是否有可能产生密集的层，同时足够限制空气中的粉末反应，以避免在沉积物中形成有害阶段。提出的研究策略分为三个阶段。第一个将计算机流体动力学（CFD）建模与改进的诊断方法相结合，以优化和控制HVAF过程。第二步介绍了使用一组晚期电子显微镜技术集对沉积键涂层层的超细显微结构表征。在第三步骤中，通过改变HVAF工艺的沉积参数以及起始金属粉末的性能和组成，优化了沉积涂层的氧化能力和耐用性。优化的涂料有可能提高发动机燃料效率，提高发动机燃料效率，减少绿化房屋的燃油效率，并减少绿色室内的发动机，并降低发动机的制造和维护成本。制造和维护成本。＃（CR）＃（LF）在改善发动机过程中工作并能够改善发动机的增强人员。高级风味。 Cesrevêtement始终如一的couche couchecéramiquesellantedéposéesur une une couche d'Acroprochagemétallique。 Cette Couche d'Aprochage a DeuxrôlesEssentiels：Elle augmentel'Adhérenceintre la couche la couchecéramiquecéramiqueextrante et lespiècesàprotégetgertout tout tout ins une une une une Protection conte conte conte conte conte conte conte l'oxydation desMatériaux。 Ce ProjetViseàDéveliveperUne Couche d'AccrochageamélioréePourupmenter les Performances et la the HVAF（高速空气燃料）是一种项目的一种形式，受到HVAF的努力而渗透，并且为提供最强大和功能强大和强大的材料而自豪。该项目的重要部分是限制自时代以来通过的人数。该项目的重要部分是限制自时代以来通过的人数。该结构也是一种模型形式。该结构也是一种动态流（CFD）的一种形式，也是开发了优化者诊断方法的人数。 HVAF旨在提供效力感。最终目标是创建一个新的，高度精致且高度精致的世界。