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新型大气层流等离子物理气相沉积(APS-PVD)热障涂层的准柱状结构调控和连续生长机理研究
结题报告
批准号:
52001017
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
刘森辉
依托单位:
学科分类:
金属材料使役行为与表面工程
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘森辉
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中文摘要
热障涂层技术是现代国防尖端技术领域中最重要的技术之一。具有大量气相沉积的准柱状结构陶瓷层的热障涂层因其良好的热服役性能,已成为下一代高性能热障涂层结构的广泛共识。目前使用的低压等离子物理气相沉积和电子束物理气相沉积都必须采用超大功率的热源,并在低压舱室内才能获得大量的气相沉积陶瓷涂层。因此目前的制备方法具有较高的成本、偏低的沉积效率和基体几何尺寸限制的特点。本项目提出在大气下利用长度可达1米的新型层流等离子喷涂专利技术为基础,通过研究喷涂过程中YSZ粉末粒子在大气下超长(200mm -1000mm)的加热和加速规律,以及在基体边界层的强化热质传输机制和涂层准柱状结构的连续生长机理。从关键基础问题的机理上深化对新型大气等离子物理气相沉积YSZ涂层方法的认识,掌握准柱状显微结构的调控方法和涂层的热服役性能,为广泛制备低成本高性能热障涂层提供新的解决方案。
英文摘要
Thermal barrier coatings is one of the most important technologies in the modern defense cutting-edge area. Currently, deposition of quasi-columnar structure coating has become a excellent choice for next generation of high-performance thermal barrier coatings. The low pressure plasma spray - physical vapor deposition method and electron beam - physical vapor deposition method must operate in the very low pressure condition and using high output power to deposit mass of quasi-columnar structures. Thus, high cost, low deposition efficiency and geometric size limitation of the substrate exist in these methods. This project proposes a newly developed long laminar plasma spray technology in a length of 1 meter in an atmospheric environment and focuses on the particles heating and motion in a long range from 200 mm to 1000 mm. The intensified heat and mass transfer at the boundary layer of the substrate and growth mechanism of quasi-columnar coatings were investigated. The fundamental deposition mechanism of the atmospheric plasma spray physical vapor deposition method was studied. This project may provide a new deposition method for manufacturing of thermal barrier coatings with a low cost and high-temperature performances.
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DOI:10.1016/j.vacuum.2021.110858
发表时间:2021-12
期刊:Vacuum
影响因子:4
作者:Jia Shi;Sen-Hui Liu;Ji-meng Li;Wenbin. Chen;Wenhong He;Hui Peng;H. Guo
通讯作者:Jia Shi;Sen-Hui Liu;Ji-meng Li;Wenbin. Chen;Wenhong He;Hui Peng;H. Guo
DOI:10.1016/j.mtphys.2021.100481
发表时间:2021-07
期刊:Materials Today Physics
影响因子:11.5
作者:Sen-Hui Liu;J. Trelles;A. Murphy;Wenting He;Jia Shi;Shan Li;C. Li;Cheng-Xin Li;Hongbo Guo-Hongbo
通讯作者:Sen-Hui Liu;J. Trelles;A. Murphy;Wenting He;Jia Shi;Shan Li;C. Li;Cheng-Xin Li;Hongbo Guo-Hongbo
DOI:10.1016/j.jmst.2020.12.002
发表时间:2021-07
期刊:Journal of Materials Science & Technology
影响因子:10.9
作者:Liu Senhui-;G. Ji;C. Li;Cheng-Xin Li;H. Guo
通讯作者:Liu Senhui-;G. Ji;C. Li;Cheng-Xin Li;H. Guo
DOI:10.1016/j.mtphys.2022.100832
发表时间:2022
期刊:Materials Today Physics
影响因子:11.5
作者:Sen-Hui Liu;Juan.P. Trelles;Chang-Jiu Li;Cheng-Xin Li;Hong-Bo Guo
通讯作者:Hong-Bo Guo
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