Gan anelu at ffenomen cotio rhwystr thermol yn plicio llafnau tyrbin sy'n gweithio mewn injan yn ystod y cyfnod prawf, canfu'r astudiaeth hon achos sylfaenol pilio cotio yn ystod y defnydd o'r cynnyrch trwy arsylwi macrosgopig, dadansoddi morffoleg microsgop electron sganio a dadansoddiad microgydran sbectrwm ynni, gyda'i gilydd. gyda chanlyniadau ymchwiliad y broses broses gyfan, a chyflwyno awgrymiadau ar gyfer gwella technoleg prosesu rhannau dilynol.
Mae cotio rhwystr thermol dyddodiad trawst electron (EB-PVD) wedi'i ddefnyddio'n helaeth mewn llafnau injan aero, ac mae wedi dod yn dechnoleg allweddol anhepgor ar gyfer llafnau injan aero. Mae technoleg EB-PVD yn dechnoleg sy'n defnyddio trawst electron dwysedd ynni uchel i gynhesu'r deunydd i'w anweddu i mewn i grwsibl wedi'i oeri â dŵr mewn amgylchedd gwactod, fel ei fod yn cyrraedd cyflwr nwyeiddio tawdd, ac yn anweddu i'r swbstrad o dan y weithred. o faes magnetig gwyro i gyddwyso i mewn i gaen. Mae yna lawer o fathau o strwythurau cotio rhwystr thermol EB-PVD, gan gynnwys strwythur haen dwbl, strwythur graddiant a strwythur amlhaenog, a'r un a ddefnyddir fwyaf yw'r cotio rhwystr thermol haen dwbl. Mae'r cotio rhwystr thermol haen ddwbl yn cynnwys haen uchaf ceramig a haen bondio metel. Mae'r haen ceramig yn bennaf yn chwarae rôl inswleiddio gwres, ac mae'r haen bondio metel yn bennaf yn chwarae rôl lliniaru'r diffyg cyfatebiaeth ehangu thermol rhwng y matrics a'r haen ceramig, a gwella ymwrthedd y matrics i gyrydiad ocsidiad tymheredd uchel. Yn yr amgylchedd gwaith gwirioneddol, bydd y rhyngwyneb rhwng yr haen bond a'r haen ceramig yn ffurfio haen ocsid, a'i brif gydran yw -Al2O3, gan atal trylediad pellach elfennau O i'r cotio. Y brif her sy'n wynebu cymhwyso haenau rhwystr thermol yw gwydnwch y cotio, yn enwedig y gwrthiant cotio i asglodi, sy'n cael ei ddylanwadu gan lawer o ffactorau, megis y cyflwr straen yn yr haen ceramig, microstrwythur yr haen bond, y trwch a chyflwr straen yr haen TGO, a gwrthiant torri asgwrn y rhyngwynebau amrywiol rhwng yr haen bond a TGO. Ar hyn o bryd, cydnabyddir mai ocsidiad yr haen bond yw'r ffactor allweddol i bennu bywyd y cotio rhwystr thermol.
1. Proses brofi a chanlyniadau
1.1 Arsylwi macrosgopig o forffoleg asglodi cotio
9 h ar ôl prawf yr injan, canfuwyd bod y cotio ar wyneb y llafn gweithio yn asglodi, a bod yr ardal asglodi yn uwch na'r gofynion safonol. Dangosir ei morffoleg macro yn Ffigur 1.
1.2 Dadansoddiad cymharol o'r cotio cyn ac ar ôl ei ddefnyddio
Er mwyn dadansoddi ymhellach achosion plicio cotio dail, cymharwyd y dail gwasanaeth â dail newydd yr un swp, a chymharwyd a dadansoddwyd cydrannau cotio a microstrwythur blaenau'r llafn a rhannau canol pob deilen yn ôl y ddeilen. safleoedd a ddangosir yn Ffigur 2.
1) Cymharu morffoleg macro dail. Cymharwyd ac arsylwyd y llafn gwasanaeth a'r llafn newydd, a dangoswyd y morffoleg yn Ffigur 3. Mae plicio cotio llafn gwasanaeth wedi'i ganoli'n bennaf yn ymyl y fewnfa ac ymyl gwacáu y llafn ger blaen y llafn.
2) Dadansoddiad cyfansoddiad cemegol. Cymerwyd samplau o flaen y llafn a chanol corff y llafn, a pharatowyd samplau metallograffig ar ôl Mosaic poeth. Yn ôl y rhannau canfod a ddangosir yn Ffigur 2, dadansoddwyd y cydrannau cotio ar bob rhan o'r llafn yn ôl sbectrwm ynni. Dangosodd y canlyniadau fod cynnwys y brif elfen yn haen isaf y dail wedi'u plicio yn y bôn yr un fath â'r un yn yr un swp o ddail heb eu gosod, ond nid oedd gwahaniaeth amlwg yng nghynnwys y brif elfen yn yr haen wyneb.
3) dadansoddiad morffoleg cotio. Arsylwyd samplau metallograffig trwy sganio microsgopeg electron, a dangoswyd y canlyniadau yn Ffigur 4. Gellir gweld o'r ffigur bod haen waelod y llafn lle mae'r cotio wedi'i blicio i ffwrdd yn gyfan, ac mae rhywfaint o feinwe haen arwyneb yn parhau i fod ar y gwaelod haenen. Mae'r cotio wedi'i dorri o wraidd yr haen wyneb grisial colofnog, ac mae tua 1 μm haen TGO rhwng yr haen wyneb a'r haen isaf. Ymhellach, dadansoddwyd y strwythur cotio cyflawn mewn gwahanol safleoedd o'r llafn, a gwelwyd morffoleg microsgopig o ymyl y fewnfa i ymyl y gwacáu yn rhan ganol y llafn. Ar ymyl fewnfa rhan ganol y llafn, mae grisial silindrog yr haen arwyneb wedi cracio ar hyd y gwreiddyn, gan ddangos bod y cotio yn dechrau pilio ar flaen y llafn, ac mae'r toriad yn ymestyn i ganol y llafn. . Ar y llaw arall, mae strwythurau crisial colofnol yr haen arwyneb yng nghefn y ddeilen a'r ymyl wacáu wedi'u clystyru gyda'i gilydd, nid mewn dosbarthiad pluog, nid yw'r gofod rhwng crisialau colofnog yn amlwg, ac mae gwraidd y grisial colofnog yn fwy rhydd na y domen.
Perfformiwyd microsgopeg electron sganio ar wahanol safleoedd llafnau heb eu gosod o'r un swp, a dangoswyd y canlyniadau yn Ffigur 5. Fel y gwelir o Ffigur 5, mae strwythur cotio'r dail newydd yr un peth â strwythur y dail wedi'u plicio. . Mae pen uchaf y grisial colofnog wedi'i ddosbarthu'n ddwys, ac mae'r strwythur haen wyneb yn cael ei ffurfio trwy bentyrru haenau. Mae haen TGO amlwg rhwng yr haen wyneb a'r haen isaf, ac mae'r trwch tua 1μm. Mae bodolaeth haen TGO rhwng yr haen bondio a'r haen ceramig ar y llafn yn dangos, yn ystod dyddodiad yr haen ceramig, fod rhywfaint o O yn y ffwrnais, sy'n hyrwyddo ffurfio haen TGO, a'r gradd gwactod o efallai na fydd y ffwrnais yn bodloni'r gofynion safonol, fel bod yr haen TGO yn cael ei ffurfio gyntaf ar gyffordd yr haen isaf a'r haen wyneb. Ar yr un pryd, mae'r cracio ceramig arwyneb ar hyd y grisial colofnog hefyd yn bodoli ar flaen y llafn.
Mae'r broses o cotio rhwystr thermol llafn fel a ganlyn: pretreatment wyneb llafn → sylfaen dyddodiad platio ïon aml-arc → trylediad gwactod → glanhau ultrasonic → haen wyneb dyddodiad trawst electron gwactod. Yn ystod ei brosesu, mae'r haen bondio metel a'r haen ceramig yn cael eu hadneuo o dan wactod, felly ni ddylid cynhyrchu haen TGO tua 1 μm o drwch rhwng yr haen bondio a'r haen ceramig. Nid yw'r broses baratoi cotio rhwystr thermol presennol yn cynnwys yr haen TGO ar gyfer canfod meinwe, felly mae angen dangos yn fanwl effaith yr haen TGO a gynhyrchir yn y broses baratoi ar berfformiad a bywyd gwasanaeth y cotio rhwystr thermol, felly mae'n bwysig. nid oes angen mynd i fanylion yma. Fodd bynnag, os nad yw'r radd gwactod yn y ffwrnais yn bodloni'r gofynion, gall strwythur a phriodweddau'r arwyneb ceramig effeithio ar fywyd gwasanaeth y cotio rhwystr thermol, sy'n cael ei wirio gan arbrofion yn yr astudiaeth hon.
1.3 Microhardness prawf
Profwyd caledwch wyneb ceramig y ddau fath o llafnau yn y drefn honno, a dangosir y canlyniadau yn Nhabl 1. Gellir gweld nad oes gwahaniaeth sylweddol yng ngwerth caledwch wyneb ceramig y llafn plicio wedi'i orchuddio a hynny o'r llafn heb ei osod yn yr un swp, sy'n nodi nad yw gwerth caledwch y llafn yn yr un swp yn newid yn sylweddol cyn ac ar ôl ei ddefnyddio.
1.4 Prawf dilysu
Mae haen ceramig y cotio rhwystr thermol yn cael ei wneud o dan broses dyddodiad ffisegol y trawst electron. Mae ZrO2 yn cael ei gynhesu mewn ffwrnais gwactod nes ei fod yn anweddu o'r ingot, ac yna'n cael ei adneuo'n araf ar wyneb y llafn. Sicrheir siâp a thrwch y twf haen ceramig trwy reoli paramedrau megis cerrynt, gradd gwactod ac amser dyddodiad yn y ffwrnais gwactod. Ar ôl adolygu'r broses, canfyddir bod cofnodion o ailosod gwifren gwn neu olew pwmp mecanyddol mewn ffwrnais gwactod, a fydd yn effeithio'n uniongyrchol ar radd gwactod y ffwrnais gwactod, ac yna'n effeithio ar dwf crisialau colofnog cotio ceramig. Er mwyn gwirio a yw gradd gwactod yn cael effaith ar morffoleg a phriodweddau crisialau silindrog yr haen ceramig, cynhelir profion dyddodiad gwahanol haenau ceramig gan ddefnyddio'r paramedrau proses yn Nhabl 2.
Arsylwyd y cotio dail gan electron microsgop o dan ddau amod. Mae'r canlyniadau'n dangos, o dan yr un foltedd, cerrynt ac amser dyddodiad, pan fo'r radd gwactod yn y ffwrnais yn 5 × 10−4 Torr, mae'r crisialau colofnog ceramig yn ymddangos yn bluog neu'n debyg i wenith, ac nid oes haen TGO rhwng yr haen bondio. a'r haen ceramig (FFIG. 6a). Pan oedd y radd gwactod yn 5 × 10 - 3 Torr, roedd crisialau colofnol y cotio ceramig yn fras ac nid oeddent yn dangos siâp tebyg i bluen na phigyn. Roedd microstrwythur gwraidd y crisialau colofnog yn gymharol llac o'i gymharu â'r diwedd, ac roedd y microstrwythur yn debyg i un y dail heb ei osod, ac roedd haen TGO rhwng yr haen bondio a'r haen ceramig (FIG. 6b) . Ar yr un pryd, profwyd caledwch y cotio ceramig o dan y ddwy radd gwactod, a dangosodd y canlyniadau fod caledwch yr haen ceramig yn uwch o dan y radd gwactod 5 × 10 - 4 Torr, tra bod caledwch yr haen ceramig a adneuwyd o dan y radd gwactod 5 × 10-3 Torr yn is (Tabl 3).
2. Casgliad
1) Mae haen ceramig y llafn diffygiol wedi'i dorri o wraidd yr haen wyneb, ac mae strwythur gwraidd y grisial colofnog yn rhydd, ac mae rhan ganol ac uchaf y grisial colofnog yn cael eu clystyru a'u dosbarthu mewn haenau. Mae'r gwerth caledwch yn is na gwerth yr haen seramig arferol, ac mae'r strwythur yn sylweddol wahanol i'r un ar gyfer y grisial colofnog arferol â gorchudd ceramig.
2) Mae gradd gwactod yn dylanwadu'n uniongyrchol ar morffoleg twf cotio ceramig. Pan fydd y radd gwactod yn cwrdd â'r gofynion safonol, mae'r crisialau colofnol yn tyfu fel plu neu glustiau. Pan fo'r radd gwactod yn is na'r gofynion safonol, mae gwraidd y grisial colofnog yn rhydd, mae rhan ganol ac uchaf y grisial colofnog yn drwchus, ac mae haen TGO amlwg rhwng yr haen bondio a'r haen ceramig.
3) Mae methiant haen ceramig y llafn diffygiol i gwrdd â'r gofynion defnydd yn cael ei achosi gan gyflwr annormal yr offer dyddodiad corfforol, gan arwain at nad yw'r sefydliad haen ceramig a adneuwyd yn bodloni'r gofynion safonol.
