2021-KJ(Z)-1-001抗剥落高温自适应搪瓷基复合涂层

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2021-KJ(Z)-1-001抗剥落高温自适应搪瓷基复合涂层

日期：2021年12月27日来源：中国腐蚀与防护学会分享：

获奖项目编号：	2021-KJ(Z)-1-001
获奖项目名称：	抗剥落高温自适应搪瓷基复合涂层
第一完成单位：	东北大学
项目联系人：	陈明辉
联系人电话：	15942301315
联系人邮箱：	mhchen@mail.neu.edu.cn
项目简介：
本项目属于高温防护涂层技术领域，主要涉及高温腐蚀、高温防护涂层以及搪瓷强韧化等科学技术问题，围绕热端部件在海洋、工业复杂气氛、熔融盐与液态金属等苛刻环境中的高温腐蚀与防护，开发新型长寿命、耐高温、抗腐蚀的搪瓷涂层。传统搪瓷涂层为获得良好的烧结性能与膜层致密性，需满足软化点低、高温流动性好等要求，600℃以上高温服役受限。此外，传统搪瓷涂层存在搪瓷与合金基体的界面反应不可控，导致涂层发泡，结构疏松多孔，且涂层脆性大，热应力条件下易开裂剥落，无法满足苛刻环境服役需求等问题。针对该瓶颈难题，本项目采用颗粒强化技术，通过（1）外加陶瓷颗粒参与搪瓷网络重组，原位复合提高搪瓷软化点与强度，实现搪瓷涂层的高温自适应性，提高耐温耐热能力；（2）结合搪瓷成分设计，调控搪瓷/合金界面反应，设计界面结构，在提高结合力的同时抑制了涂层发泡问题；（3）改变搪瓷高温析晶过程，降低涂层内应力及其在热循环条件下的开裂倾向；（4）微米金属颗粒复合，阻挡微裂纹扩展，并与合金基体形成冶金焊合，提高搪瓷涂层韧性及抵抗界面开裂的能力；（5）纳米金属颗粒复合，氧化后体积膨胀，在开裂表面与搪瓷形成低熔点共晶体，促使裂纹高温愈合，进而实现搪瓷涂层抗剥落目标，构建搪瓷涂层结构调控、颗粒强韧化、裂纹自修复及高温防护机理等理论与技术体系，发展从室温至1100℃高温环境下稳定服役且抗剥落、耐腐蚀的系列搪瓷涂层。项目成果发表SCI论文36篇，申请美国发明专利1项，国家发明专利6项，为服役于海洋环境、工业复杂气氛、熔融盐与液态金属环境热端部件的高温腐蚀提供可靠的防护涂层解决方案。抗剥落高温自适应搪瓷基复合涂层用于中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司批产航空发动机隔热屏（单台36件）、3类密封片（单台各18件）、3类调节片（单台各18件）、4类活门（其中3类单台各18件，1类单台36件）等高温部件，解决了航空发动机热端部件的海洋环境适应性问题和抗高温冲刷问题。截止2020年12月，提供搪瓷基复合粉末已应用于多台份航空发动机零部件涂层生产，实现了批量应用，使用过程中未出现质量问题，为该型航空发动机的研制和批生产提供了保障，显著提升了我国航空发动机零部件耐海洋环境腐蚀涂层的技术水平，创造了显著的经济效益和社会效益。