Laser texturing at interface for improved strain tolerance and thermal insulation performance of thermal barrier coatings

材料科学 热障涂层 涂层 复合材料 散裂 保温 放电等离子烧结 热冲击 分层(地质) 陶瓷 冶金 图层(电子) 古生物学 中子 物理 生物 构造学 量子力学 俯冲
作者
Chang Jiang,Zhenghou Zhu,Jie Chen
出处
期刊:Surface & Coatings Technology [Elsevier BV]
卷期号:459: 129385-129385 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.surfcoat.2023.129385
摘要

Titanium alloys have become indispensable materials for lightweight and high-thrust-to-weight-ratio aeroengines owing to their low densities and high specific strengths. However, as the thrust-to-weight ratio increases, the temperature in an aeroengine increases to values considerably above the service temperature of the titanium alloy. Effective design and preparation of the interface structure are a potential approach to enhance the service life and dependability of thermal barrier coatings (TBCs). In this study, TBCs were prepared by spark plasma sintering (SPS) on Ti-6Al-4V, and a texture was engraved at the bond coating (BC)/top coating (TC) interface by a fibre laser. The laser texturing induced segmentation cracks. High-density segmentation cracks (dense vertical cracks (DVCs)) could be formed at densely spaced areas of the texturing. Based on the bimodal structure characteristic obtained by SPS, bimodal-structured DVC TBCs were realised, which provided the coating with higher strain tolerance and thermal insulation performance. After 138 cycles of thermal shock at 800 °C, the spallation area of a 2-mm square coating was only 34.55 % of that of unengraved TBCs. In addition, the laser-textured coating had a better thermal insulation performance. The thermal insulation temperature of a hexagonal 2-mm coating reached 215 °C.
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