重型燃机喷嘴壳体及遮热板热障涂层剥落机制

作者：袁小虎; 李定骏^*; 王伟; 冯珍珍

来源：表面技术, 2023, 52(07): 186-196.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.07.016

• 重型燃机
• 喷嘴壳体
• 遮热板
• 热障涂层
• 剥落机制
• 水淬试验
• 热力耦合仿真

目的 探究重型燃机喷嘴壳体及遮热板热障涂层剥落机制，为该部件的全寿命管理提供参考。方法 采用等离子喷涂方法，分别制备以06Cr25Ni20不锈钢和Hastelloy X合金为基材的热障涂层试验件，并结合水淬热冲击表征方法与瞬态热力耦合仿真方法，表征热障涂层水淬后的剥落状态，获得热障涂层残余剪应力的分布状态随基材和服役工况的变化行为，揭示热障涂层在多层热失配工况下的剥落机制。结果 在水淬热冲击条件下，2种不同基材的热障涂层试验件表现出类似的剥落行为，但由于基材热膨胀系数的差异，以06Cr25Ni20不锈钢为基材的热障涂层的残余剪应力（70.1MPa）比HastelloyX合金基材的热障涂层（52.7 MPa）更大，热冲击寿命更短。在梯度温度载荷下，2种不同基材热障涂层试验件的失效模式不同，前者的最大残余剪应力为39.2 MPa，后者为25.7 MPa。结论 在2种温度载荷下，以Hastelloy X合金为基材的热障涂层具有较低的残余应力和较长的服役寿命。此外，水淬热冲击可以快速表征热障涂层的寿命行为，但其失效模式与实际梯度温度载荷下的失效模式仍有一定区别。

• 单位
  东方电气集团东方汽轮机有限公司