热障涂层成分分析，表面形貌检测分析

热障涂层是一种由陶瓷隔热面层和金属粘结底层组成的涂层系统。热障涂层（Thermal Barrier Coatings,TBCs）的主要作用是降低金属基体表面的温度，从而提高发动机的效率并延长发动机使用寿命。这种涂层系统通常由四层组成：Zui外层是陶瓷层，用来降低合金基体的温度；陶瓷层下层是金属粘结层，主要用于改善陶瓷层与基体的结合强度和保护基体合金免受高温燃气冲蚀；金属粘结层下面是热生长氧化物(TGO)层，这是在高温服役时粘结层中的Al向外扩散氧化形成的，主要成分为α-Al2O3；Zui下面为高温合金基体。

热障涂层的陶瓷层主要起隔热作用，要求材料具有高熔点、低密度、低导热率、高热发射率、化学惰性以及高相稳定性等重要物理化学特征。常用的热障涂层陶瓷材料是6%～ 8% 氧化钇 (Y2O3)部分稳定氧化锆(ZrO2)，即YSZ。研究还在探索新型低热导率热障涂层材料，以满足更高的发动机出口温度要求，如烧绿石结构的Y2Zr2O7等，以提高热障涂层的抗CMAS侵蚀性和应变容限，延长涂层热循环寿命。

关于热障涂层，北京清析技术研究院可提供厚度、粗糙度、孔隙率、表面形貌、颜色、透明度、光学反射率、热导率、热膨胀系数、热稳定性、热阻、热传导性能、电导率、电阻率、介电常数、成分、元素分布、化学键合状态、杂质含量、氧化程度、晶体结构、晶粒尺寸、相组成、表面功能基团、表面能、粘附剂含量、耐腐蚀性、耐热性、耐氧化性、耐磨性、硬度、弹性模量、拉伸强度、压缩强度、剪切强度、抗磨性、抗刮伤性、抗冲击性、抗剥离性、形状记忆性、韧性、蠕变性能、疲劳寿命、粘附力、摩擦系数等检测项目。北京清析技术研究院可对高温热障涂层，叶片热障涂层，透明热障涂层，火箭热障涂层，渗铝热障涂层，喷涂热障涂层，高温热障涂层，氧化锆热障涂层，燃气轮机热障涂层等热障涂层进行检测。

检测方法

热循环寿命测试是通过将涂层试样暴露在循环热加载条件下，模拟真实工作环境中的热应力应变，来评估涂层的寿命。这种测试方法通常包括以下步骤：

1、制备涂层试样

需要准备一系列涂有热障涂层的试样。试样的准备可以通过喷涂或激光熔覆等工艺进行。确保涂层的质量和结合强度符合要求。

2、设计热循环实验

根据实际工作条件和涂层的使用要求，确定热循环实验的温度范围和循环次数。通常，温度范围为室温到高温，循环次数可达数千次。

3、进行循环加载

将试样放入热循环加载实验设备中，该设备可以实现恒定的温度循环加载。循环过程中，试样会经历来自热胀冷缩的热应力应变。

4、监测及记录

在测试过程中，需要通过传感器和测量设备实时监测涂层试样的温度、应变和变形等参数。使用高分辨率显微镜对试样表面的裂纹和剥落进行观察和记录。

5、评估寿命

根据实验中监测到的数据和观察到的试样表面变化，进行对热障涂层寿命的评估。主要依据包括涂层剥落、裂纹形成和表面氧化等。

检测标准

1、GJB 9876-2020 热障涂层热循环寿命测试方法

2、JIS H 8453:2018 热障涂层的导热系数用测量方法

3、JIS H 8455:2022 热障涂层线性热膨胀系数的测量

4、GSO ISO 18555:2017金属和其他无机涂层热障涂层导热系数的测定

5、JIS H 8455:2010 热障涂层的线膨胀系数用试验方法

6、ISO 22680:2020 金属和其他无机涂层热障涂层线膨胀系数的测定

7、JIS H 8451:2021E热障涂层耐热循环性和耐热冲击性的测试方法

8、HB 20115-2012航空发动机叶片热障涂层厚度测量方法涡流法