Con el desarrollo continuo de la tecnología de motores aeronáuticos, la temperatura de trabajo de las palas de las turbinas continúa aumentando y el entorno de trabajo se vuelve más complejo y hostil. Depender únicamente del sustrato de superaleación y la tecnología de enfriamiento de las palas ya no puede satisfacer las necesidades del entorno de trabajo de las palas de las turbinas.
En la década de 1950, las palas de las turbinas se recubrieron con un revestimiento aluminizado, que puede mejorar eficazmente la resistencia a la oxidación y la corrosión de las palas.
En la década de 1970, se desarrollaron recubrimientos de aluminuros modificados y recubrimientos de níquel-cobalto-cromo-aluminio-itrio, que mejoraron aún más la resistencia a la oxidación y a la corrosión de las palas de las turbinas.
En la década de 1980, se depositaban comúnmente revestimientos de barrera térmica con aislamiento térmico y resistencia a la oxidación sobre la superficie de las palas de las turbinas.
Desde el siglo XXI, los recubrimientos de tierras raras para álabes de turbinas resistentes a temperaturas más altas han sido una de las direcciones de investigación en el campo de la tecnología de motores aeronáuticos.
Hay tres tipos principales de recubrimientos para álabes de turbinas de motores de aviones: recubrimiento de aluminización o aluminuro modificado de una sola capa, recubrimiento de níquel-cobalto-cromo aluminio-itrio de una sola capa y recubrimiento de barrera térmica de doble capa. ① El revestimiento de aluminización o aluminuro modificado de una sola capa se puede preparar mediante aluminización en polvo, deposición química de vapor y otros procesos. ② El recubrimiento monocapa de itrio de ni-cobalto-cromo-aluminio se puede preparar mediante pulverización de plasma, deposición física de vapor y otros procesos. El elemento de aluminio en el recubrimiento reacciona con el oxígeno del ambiente externo para formar una capa de alúmina densa continua en la superficie del recubrimiento, evitando que el elemento de oxígeno se propague al interior del recubrimiento y la matriz, desempeñando así el papel de oxidación. y resistencia a la corrosión. ③ El recubrimiento de barrera térmica de estructura bicapa se compone principalmente de una matriz metálica, una capa de unión, una capa de óxido de crecimiento térmico y una capa de cerámica, y su composición estructural principal se muestra en la Figura 2. La capa de unión se puede preparar mediante pulverización de plasma, revestimiento por arco al vacío y otros procesos, y el recubrimiento de barrera térmica se puede preparar mediante pulverización de plasma, deposición física electrónica de vapor y otros procesos. La capa adhesiva tiene dos funciones: una es mejorar la capacidad de resistencia a la oxidación y la corrosión; Por otro lado, la tensión de deformación térmica entre la capa cerámica y la matriz de superaleación está coordinada. La capa cerámica tiene una baja conductividad térmica, lo que puede impedir la conducción de calor desde el gas a alta temperatura a la matriz metálica y reducir la temperatura superficial de la matriz metálica. El revestimiento de barrera térmica de doble capa preparado mediante el proceso de deposición física de vapor por haz de electrones tiene las ventajas de una alta resistencia de unión y un buen acabado superficial, que se utiliza ampliamente en álabes de turbinas de motores aeronáuticos avanzados.
Los principales índices técnicos del recubrimiento de palas de turbinas de motores de aviones incluyen resistencia a la oxidación, conductividad térmica y resistencia al choque térmico. Los modos de falla del recubrimiento incluyen principalmente arrugas, grietas, levantamiento de la piel y desprendimiento. La vida útil del revestimiento es generalmente menor que la vida útil del álabe de la turbina. Después de que el recubrimiento se use por un período de tiempo, el recubrimiento se puede reparar quitando y volviendo a recubrir.
La tecnología de recubrimiento de las palas de las turbinas de los motores aeronáuticos se ha convertido en una de las tecnologías clave de los motores aeronáuticos avanzados y se está desarrollando hacia una vida útil más larga, un mejor rendimiento de aislamiento térmico, una mejor resistencia a la oxidación y la corrosión y una mayor confiabilidad. Los nuevos recubrimientos, como el circonato o el aluminato de tierras raras, tienen una mayor resistencia a la temperatura, lo que es el foco de la investigación en el campo del recubrimiento de álabes de turbina. Se deben realizar investigaciones técnicas como el diseño de la composición del recubrimiento, el diseño de la estructura multicapa y el diseño de la capa de unión para mejorar la resistencia a la temperatura del recubrimiento. Se llevan a cabo investigaciones sobre la tecnología de preparación de recubrimientos, como el nuevo proceso de preparación de plasma - deposición física de vapor, o la combinación de procesos tradicionales como la deposición física electrónica de vapor + pulverización de plasma, para reducir el efecto de protección del recubrimiento de las palas de la turbina y mejorar la Vida útil, rendimiento del aislamiento térmico y fiabilidad del revestimiento.
