熱障涂層的案例
兩種不同熱障涂層材料的隔熱特性研究
試驗(yàn)使用了樹脂填充熱障涂層和氧化鋯熱障涂層，首先通過在基體表面設(shè)置黏結(jié)層，然后在黏結(jié)層表面進(jìn)行等離子噴涂。樹脂填充熱障涂層和氧化鋯熱障涂層的物性參數(shù)見表1。樹脂填充熱障涂層試片和氧化鋯熱障涂層試片分別如圖3和圖4所示。
在5mm厚鋼板一側(cè)涂覆5mm厚涂層，將涂覆涂層的一側(cè)緊貼于加熱爐窗口處，加熱爐內(nèi)部升溫至400℃，試片另一側(cè)的金屬板與大氣相通，并保持2h。
2 研究結(jié)果及分析
通過對涂有樹脂填充熱障涂層和氧化鋯熱障涂層的鋼板在不同涂層厚度下進(jìn)行數(shù)值仿真和試驗(yàn)測試，得到兩種涂層材料在不同涂層厚度下對試片鋼板溫度的影響規(guī)律。
圖3 樹脂填充熱障涂層試片
Fig.3 Resin filled thermal barrier coating test piece
圖4 氧化鋯熱障涂層試片
Fig.4 Zirconia thermal barrier coating test piece
2.1 不同涂層材料結(jié)果分析
2.1.1 仿真結(jié)果分析
通過對涂有相同厚度的兩種熱障涂層進(jìn)行仿真分析，得到兩種涂層材料對試片鋼板溫度分布的影響。
樹脂填充熱障涂層和氧化鋯熱障涂層仿真結(jié)果如圖5和圖 6 所示。由圖 5 和圖 6 可見，樹脂填充熱障涂層情況下，試片鋼板的最低溫度為94.6℃，最高溫度為147.8℃；氧化鋯熱障涂層情況下，試片鋼板的最低溫度為138.0℃，最高溫度為239.2℃。由此可見，樹脂填充熱障涂層的隔熱性能優(yōu)于氧化鋯熱障涂層。
展開 廣東新材料所：PS-PVD熱障涂層沉積機(jī)理研究進(jìn)展(2014-2021年)
傳統(tǒng)熱障涂層制備方法包括大氣等離子噴涂(APS)和電子束-物理氣相沉積(EB-PVD)，近年來由于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求不斷提高，發(fā)展一種新型熱障涂層制備技術(shù)十分迫切。近十年來，國內(nèi)外逐漸提出并發(fā)展了一種等離子噴涂-物理氣相沉積(PS-PVD)新型熱障涂層制備技術(shù)，通過工藝調(diào)控可實(shí)現(xiàn)非視線沉積，并獲得層狀、柱狀及其混合結(jié)構(gòu)涂層，顯示出巨大的應(yīng)用前景。廣東省科學(xué)院新材料研究所以下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片熱障涂層等國家需求為導(dǎo)向，圍繞PS-PVD技術(shù)開展了長達(dá)8年的基礎(chǔ)研究，在7YSZ熱障涂層沉積機(jī)理方面認(rèn)識不斷加深，總結(jié)如下。
研究團(tuán)隊(duì)前期發(fā)現(xiàn)，羽毛柱狀7YSZ涂層的形成過程經(jīng)歷基元形成(晶粒生長)和涂層序構(gòu)(羽毛柱狀形成)兩個(gè)步驟(圖1)。晶粒生長包括非均勻形核和均勻形核，非均勻形核是指當(dāng)噴涂距離在焰流中部位置時(shí)，7YSZ分子、離子或原子以異質(zhì)基體為表面發(fā)生非均勻形核，其涂層結(jié)構(gòu)與基體預(yù)熱溫度有關(guān)。高基體溫度及高表面能材料使涂層趨向島狀模型生長，涂層呈柱狀結(jié)構(gòu)，相反低基體溫度及低表面能材料時(shí)，涂層趨向于層狀模型生長，涂層為柱狀晶和細(xì)晶混合結(jié)構(gòu)或完全為細(xì)晶結(jié)構(gòu)。均勻形核是指當(dāng)噴涂距離較遠(yuǎn)即在等離子焰流尾端，氣相7YSZ粒子在焰流中依靠能量變化發(fā)生均勻形核形成晶胚，晶胚長大形成納米晶粒，納米晶粒在表面能的作用下團(tuán)聚形成團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，最終在基體上涂層為疏松的細(xì)晶結(jié)構(gòu)。(J. Euro Ceram.,2016, 36:697-703; Chinese J. Aero., 2018, 31:820-825; 中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué), 2019, 49:1-12)。
展開 熱障涂層/環(huán)境障涂層/斷裂仿真模擬...長期跟學(xué)收徒
收徒
<p>個(gè)人長期從事功能涂層/防護(hù)涂層設(shè)計(jì)及失效分析研究，在斷裂仿真方面累積十多年經(jīng)驗(yàn)，在熱障涂層和環(huán)境障涂層方向研究上取得了很多成果，大家可以參考上兩個(gè)帖子，對于材料斷裂仿真、失效機(jī)理分析、新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面具有獨(dú)特見解，在模型調(diào)試、分析技巧、收斂性輔助等方面有很多經(jīng)驗(yàn)可以教學(xué)分享，長期收徒，長期教學(xué)，如有想短期內(nèi)提高斷裂分析技術(shù)或長期跟學(xué)探討學(xué)習(xí)的，可以加站內(nèi)私信我或者加V?，<span style="color: rgb(25, 27, 31);">132</span>另外7927涂層8359方向如果想學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析、發(fā)表SCI論文，也可以溝通交流，長期跟學(xué)后基本可以保證1年發(fā)表1篇SCI論文，模擬需要用到的插件/子程序都免費(fèi)分享和教學(xué)。
展開 這種新型航發(fā)熱障涂層材料最高使用溫度可達(dá)1800℃，全世界只有我國在做！
在基體合金表面涂覆熱障涂層是有效提升其抗高溫能力的途徑之一 。昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院馮晶教授的團(tuán)隊(duì)目前正在研究一種新型陶瓷熱障涂層材料，有望使我國的熱障涂層技術(shù)在國際上產(chǎn)生跨越式、領(lǐng)跑式的發(fā)展。（結(jié)尾有彩蛋！）
航空制造網(wǎng)：熱障涂層對于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性體現(xiàn)在哪些方面？國內(nèi)熱障涂層的研究及應(yīng)用處于怎樣的水平？
馮晶：航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要技術(shù)是兩盤一片和熱障涂層，熱障涂層是四大關(guān)鍵核心技術(shù)之一。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的效率取決于溫度，溫度越高效率也越高，但提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用溫度，要考慮材料是否耐受，目前發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獾娜紵郎囟瓤梢赃_(dá)到1500~1600℃，到達(dá)材料表面的溫度大概是1100℃左右。未來對于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的要求將越來越高，其使用溫度可能達(dá)到1800℃、2000℃，甚至更高。那面臨的一個(gè)問題，就是如何保證材料在這么高的溫度下還能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。目前發(fā)動(dòng)機(jī)最常用的材料是鎳基超高溫合金，其服役的最高溫度是1100℃左右，而且這個(gè)指標(biāo)事實(shí)上還很難完成，那就需要使用熱障涂層讓其達(dá)到使用要求。
發(fā)動(dòng)機(jī)葉片主要通過空冷的方法實(shí)現(xiàn)降溫，但我們還希望它能承受更多熱量，那就需要在鎳基高溫合金表面做一層陶瓷熱障涂層。
陶瓷的好處在于：它的熔點(diǎn)和強(qiáng)度比基體材料要更高，熱導(dǎo)率也更低，而低的熱導(dǎo)率會使燃?xì)夂突w之間產(chǎn)生一個(gè)溫度梯度，這個(gè)溫度梯度值越大，材料所能承受的溫度極限就越高。
傳統(tǒng)的熱障涂層材料一般使用的是氧化鋯基陶瓷，在不同的使用部位和厚度的情況下，可以使材料承受的溫度降低50~150℃。氧化鋯基陶瓷的綜合性能非常好，廣泛應(yīng)用于民航客機(jī)和軍用飛機(jī)，它對于航空飛行器的發(fā)展非常重要，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上重要的熱障涂層材料。
展開 
熱障涂層和環(huán)境障涂層方向有限元模擬學(xué)習(xí)收徒！
<p>個(gè)人從事熱障涂層和環(huán)境障涂層涂層方向近十年，主要研究涂層的破壞機(jī)理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在國際知名期刊上已發(fā)表SCI論文30余篇，主持國自然、博后基金等多項(xiàng)課題，對相關(guān)子程序開發(fā)、模型建立、程序調(diào)試、論文書寫、投稿/修稿/審稿等有一定經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)公開收徒自愿學(xué)習(xí)該方向的涂層研究者，也希望大家共同探討中能解決更多的學(xué)術(shù)難題，共同進(jìn)步！下面附上一些論文題目及圖片，<span style="color: rgb(25, 27, 31);">有意向或感興趣的可以扣扣105*75*93*923、唯心132*7927*83*59。</span>與該方向無關(guān)者勿擾。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202305/c9791b01610242f4b3b9ae74dcd9a794.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" style="max-width: 760px; width: 385px; height: 228px;" width="385" height="228" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202305/c9791b01610242f4b3b9ae74dcd9a794.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_385" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202305/c9791b01610242f4b3b9ae74dcd9a794.jpg?
展開 渦輪丨“三昧真火”之下，航空發(fā)動(dòng)機(jī)一盤兩片的三大“修煉”之路
選擇高溫強(qiáng)度足夠高的合金作為基體提供部件所需的力學(xué)性能，表面施加防護(hù)涂層提供抗高溫氧化和耐熱腐蝕能力成為第三條承溫能力“修煉”之路。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域先后經(jīng)歷了第一代鋁化物涂層、第二代改性鋁化物涂層、第三代MCrAlY包覆涂層與第四代熱障涂層等。作為第四代防護(hù)涂層的代表，熱障涂層是目前防護(hù)性能最佳、應(yīng)用前景最好的表面防護(hù)涂層之一。熱障涂層是一層陶瓷涂層，它沉積在耐高溫金屬或超合金的表面，對于基底材料起到隔熱作用，降低基底溫度，使得用其制成的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片能在高溫下運(yùn)行，并且可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。
隨著航空、航天燃?xì)廨啓C(jī)向高流量比、高推重比、高進(jìn)口溫度等方向發(fā)展，燃燒室中的燃燒溫度和壓力正不斷提高，開發(fā)能在更高溫度下穩(wěn)定服役的熱障涂層材料，正是目前熱障涂層材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
來源: 中國航發(fā)
展開 不懼高溫，看航空發(fā)動(dòng)機(jī)如何頂住“烤”驗(yàn)？
如在發(fā)動(dòng)機(jī)最核心的渦輪 盤、導(dǎo)向葉片和工作葉片的表面涂覆一層高溫防護(hù)涂層。
目前，航空高溫防護(hù)涂層的發(fā)展已經(jīng)歷了四代，第一代鋁化物涂層、第二代改性鋁化物涂層、第三代MCrAlY包覆涂層與第四代熱障涂層等。作為第四代防護(hù)涂層的代表，熱障涂層是目前防護(hù)性能最佳、應(yīng)用前景最好的表面防護(hù)涂層之一。熱障涂層是一層陶瓷涂層，它沉積在耐高溫金屬或超合金的表面，對于基體材料起到隔熱作用，可以降低基體溫度，從而使渦輪葉片能在更高的溫度下運(yùn)行。
高性能的熱障涂層，是英美發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命遠(yuǎn)超其他國家同類發(fā)動(dòng)機(jī)的“不傳之秘”。有了高性能熱障涂層，以往壽命200到600小時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)，工作壽命可以延長2～3倍，工作溫度也能提高上百度。
在“沒有最高只有更高”的溫度追求下，咱們的航空發(fā)動(dòng)機(jī)絕對稱得上是直面高溫的“勇士”。而這種無所畏懼的勇氣正是來源于所有熱愛航空發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)的人們，是他們用智慧和汗水、用生命和時(shí)間給予了發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)壯的身體和可靠的保護(hù)。
來源：天驕航空動(dòng)力
展開 強(qiáng)度丨南航：航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件的熱腐蝕-疲勞性能與壽命預(yù)測方法研究進(jìn)展
圖3 YSZ、Gd2Zr2O7和YSZ/Gd2Zr2O7熱障涂層在1 000℃熔融硫酸鹽和釩酸鹽（55%V2O5+45%Na2SO4）的熱腐蝕行為[31]
Fig.3 Hot corrosion behavior of YSZ,Gd2Zr2O7and YSZ/Gd2Zr2O7thermal barrier coatings in molten sulfate and vanadate(55%V2O5+45%Na2SO4) at 1 000℃[31]
當(dāng)Na2SO4與V2O5共存形成NaVO3時(shí)，如方程（2）所示，根據(jù)Lewis acid-base理論，相較于V2O5的酸性，NaVO3還具有堿性。因此，相較于純V2O5的腐蝕過程，當(dāng)共存Na2SO4和V2O5，即NaVO3熔鹽時(shí)，腐蝕速率更快，YVO4樹枝晶尺寸更大，YSZ熱障涂層失效更快。
為了進(jìn)一步提高熱障涂層的性能，國內(nèi)外學(xué)者對雙層結(jié)構(gòu)熱障涂層進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，并對其抗熱腐蝕性能進(jìn)行了評價(jià)。雙層結(jié)構(gòu)熱障涂層主要應(yīng)用于力學(xué)性能較差的新陶瓷材料，通過在粘結(jié)層與新材料陶瓷層之間制備一層YSZ涂層，以減少層間熱膨脹系數(shù)差異，緩解涂層內(nèi)部應(yīng)力。Ozgurluk等[31]研究了YSZ、Gd2Zr2O7和YSZ/Gd2Zr2O7熱障涂層在1 000℃熔融的硫酸鹽和釩酸鹽（55%V2O5+45%Na2SO4）中的熱腐蝕行為，如圖3所示。研究發(fā)現(xiàn)高含量的V2O5導(dǎo)致涂層損傷加速，YSZ/Gd2Zr2O7雙層結(jié)構(gòu)熱障涂層的抗熱腐蝕性能更好。
展開 3D打印智能零部件，康涅狄格大學(xué)是如何實(shí)現(xiàn)的？
應(yīng)變傳感器的陶瓷粉體通過自動(dòng)化的3D打印增材制造工藝沉積到葉片表面上，陶瓷材料可以包括熱障涂層如氧化釔及穩(wěn)定的氧化鋯。而一些特殊的渦輪部件位置上則不需要熱障涂層。
來源：3D科學(xué)谷
GT350R的碳纖維輪轂有那些技術(shù)挑戰(zhàn)
在賽道測試過程中，制動(dòng)系統(tǒng)在極端條件下會產(chǎn)生大量熱量，這對碳纖維復(fù)合樹脂材料來說是一大挑戰(zhàn)，需要采用最先進(jìn)的熱障技術(shù)加以應(yīng)對。
制動(dòng)溫度測試結(jié)果表明，Shelby GT350R的超強(qiáng)制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的制動(dòng)盤溫度超過900攝氏度，這要求輪轂設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)從公路行駛規(guī)格提升到更適合賽車的熱標(biāo)準(zhǔn)。幾十年來，為了提升在極端受熱條件下的耐久性，航空航天業(yè)內(nèi)采用陶瓷涂層方法處理渦輪葉片材料。該技術(shù)也用于頂級開輪式賽車中（如F1）。福特與Carbon Revolution針對碳纖維輪轂研發(fā)的熱障涂層系統(tǒng)采用了相同的技術(shù)。Carbon Revolution的熱障涂層系統(tǒng)專為賽車和航空航天應(yīng)用而設(shè)計(jì)，這些應(yīng)用領(lǐng)域都會遇到極端溫度條件。該系統(tǒng)采用多級多材質(zhì)涂層配方，可以提供優(yōu)異的熱障效果。使用等離子電弧噴槍將陶瓷材料液化，并將其涂布在輪轂內(nèi)圈的關(guān)鍵部位以及輻條背面。形成厚度極薄、硬度堪比金剛石的涂層，能夠可靠地使用樹脂隔熱，降低車輪溫度，使車輛能夠承受住最富攻擊性車手在賽道的激烈駕駛。
測試并未到此結(jié)束。當(dāng)輪轂暴露在極端惡劣的強(qiáng)紫外線環(huán)境、腐蝕性鹽類和道路化學(xué)物質(zhì)中時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)福特標(biāo)準(zhǔn)要求的耐久性，需要研發(fā)特殊涂層，保護(hù)這種樹脂免受環(huán)境影響。福特要求所有汽車部件都擁有完美光滑的表面，這對碳纖維部件極具挑戰(zhàn)性。福特為此研發(fā)出一套新工藝，可以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高光澤的黑色漆面，不僅美觀，更能確保輪轂具有較長的壽命。
高標(biāo)準(zhǔn)測試和生產(chǎn)制造碳纖維輪轂的第一步是制造預(yù)成型內(nèi)部碳素結(jié)構(gòu)，其由精確制造的、排列入機(jī)織織物的碳鏈組成。隨后這些結(jié)構(gòu)將被置入采用先進(jìn)制造技術(shù)的模具中。具有唯一跟蹤號碼的RFID芯片被嵌入該結(jié)構(gòu)中，每只輪轂數(shù)據(jù)都被單獨(dú)輸入到質(zhì)保系統(tǒng)中。該結(jié)構(gòu)一旦組裝完畢，就會被注入樹脂，并在高溫下完成固化。
展開 氧化鋯功能陶瓷應(yīng)用
氧化鋯涂層材料
高性能Y2O3等穩(wěn)定劑穩(wěn)定的氧化鋯熱障陶瓷涂層材料，主要應(yīng)用于高性能渦輪航空發(fā)動(dòng)機(jī)。熱障涂層利用陶瓷的隔熱和抗腐蝕的特點(diǎn)來保護(hù)金屬材料，不僅可以提高油料的燃燒效率，而且可以極大地延長發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命，在航空、航天、海面船舶、大型火力發(fā)電和汽車動(dòng)力等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值，是現(xiàn)代國防尖端技術(shù)領(lǐng)域中的重要技術(shù)之一。
6. 氧化鋯通訊材料
近年來隨著信息及通信等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其產(chǎn)品越來越向高精密、小型化方向發(fā)展，增韌氧化鋯陶瓷優(yōu)良的力學(xué)性能、耐腐蝕及高絕緣性能能夠勝任這一領(lǐng)域，目前已有氧化鋯陶瓷插針和氧化鋯陶瓷套筒產(chǎn)品問世。
7. 氧化鋯氧傳感器
汽車工業(yè)中在使用三效催化轉(zhuǎn)化器降低排放污染的發(fā)動(dòng)機(jī)上，氧傳感器是必不可少的，目前使用的氧傳感器有氧化鈦式和氧化鋯式兩種，其中應(yīng)用最多的就是氧化鋯式氧傳感器。
氧化鋯功能陶瓷加工一般分為干壓成型和注漿成型。干壓成型制作工藝比較復(fù)雜，需要液壓式設(shè)備或者機(jī)械式設(shè)備，成型可以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化和全自動(dòng)化，液壓式方法要比機(jī)械加工更加成熟，而且質(zhì)量更好，生產(chǎn)過程更容易控制，制造工藝更加成熟和先進(jìn)。注漿成型采用石膏磨具，將氧化鋯漿料注入其中，生產(chǎn)過程需要加入粘結(jié)劑，充分研磨之后排氣，然后倒注入石膏模內(nèi)，從而得到加工成型的產(chǎn)品。
展開 
兩機(jī)葉片丨中科院寧波材料所：激光極端制造助力航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣膜孔高質(zhì)量加工
當(dāng)前該領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)包括：復(fù)雜異型孔加工、單晶高溫合金/TBC多層復(fù)合結(jié)構(gòu)材料（甚至全陶瓷基復(fù)合材料），以及先涂層后打孔的技術(shù)路線。電加工手段由于受電極局限，分辨率一般大于 100 μm，很難滿足復(fù)雜異型孔高于50μm加工分辨率的要求，同時(shí)，電加工很難獨(dú)立穿越非導(dǎo)電的熱障陶瓷層，而“先打孔，后涂層”會導(dǎo)致縮孔，二次擴(kuò)孔會對孔周涂層造成損傷。
圖2. 氣膜孔的技術(shù)發(fā)展歷史簡圖。縮小中外發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)代差，復(fù)雜異型氣膜冷卻技術(shù)的應(yīng)用勢在必行
國內(nèi)相關(guān)科研院所（中科院西光所、北京航空材料研究院、清華大學(xué)等）紛紛開展了飛秒激光加工鎳基高溫合金的研究工作。例如，2013年，劉新靈等人發(fā)現(xiàn)飛秒激光加工單晶高溫合金，仍存在著不大于3μm的重鑄層，孔壁上棱狀加工痕跡和部分孔壁上的微裂紋明顯；2017年，張學(xué)謙等人使用飛秒激光旋切掃描帶熱障涂層，發(fā)現(xiàn)孔的入口處附著黑色殘?jiān)庸ご螖?shù)增加后愈發(fā)嚴(yán)重。這在一定程度上表明，飛秒激光加工仍無法完全實(shí)現(xiàn)理論上的“冷加工”，大深徑比深小孔加工仍存在熱影響等影響，并且加工效率較低。
圖3. 干式激光加工中飛秒激光加工質(zhì)量相對而言最好，但仍無法完全實(shí)現(xiàn)理論上的“冷加工”
對此，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所激光極端制造研究中心開展了多項(xiàng)極端激光制造技術(shù)，尤其是復(fù)合加工技術(shù)的研究工作，取得一系列成果。
水助激光加工可以一定程度上解決先進(jìn)氣膜孔加工的工程矛盾
水射流輔助激光加工是一種將激光與層流水射流復(fù)合的激光加工技術(shù)，它將水以各種形式復(fù)合到現(xiàn)有的激光加工技術(shù)中，充分利用水的冷卻作用、沖刷作用，以及激光與材料產(chǎn)生的其他物理化學(xué)作用，以獲得更好的加工質(zhì)量。
展開 航空燃?xì)廨啓C(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)分析（二）
渦輪靜子葉片的材料發(fā)展歷程如圖所示
在材料滿足的同時(shí)，其內(nèi)部氣流冷卻通道也異常復(fù)雜，復(fù)雜的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)催生出定向結(jié)晶、單晶鑄造等工藝技術(shù)，在發(fā)展結(jié)構(gòu)材料本身的基礎(chǔ)上，同時(shí)引進(jìn)熱障涂層技術(shù)，從一開始的鋁化合物到目前較為流行的陶瓷涂層。在材料、涂層工藝上，設(shè)計(jì)師們又開展了氣膜冷卻技術(shù)，冷卻氣流通過內(nèi)部通道經(jīng)由葉片上的冷卻孔流出。圖為美國普惠公司的氣體冷卻流路示意圖。
從設(shè)計(jì)制造到使用維護(hù) 人工智能已嵌入航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)全流程
另一方面，該模型還能夠?qū)崟r(shí)預(yù)測發(fā)動(dòng)機(jī)故障，如壓縮機(jī)受損或涂層腐蝕受損等，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)檢測頻率。
在發(fā)動(dòng)機(jī)的制造上，既可以通過智能制造技術(shù)直接提高生產(chǎn)速度，例如借助機(jī)器視覺技術(shù)控制熱障涂層噴涂；又能使用智能算法優(yōu)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)方案以達(dá)到最高的效率。在發(fā)動(dòng)機(jī)的使用和維護(hù)上，則使用智能算法優(yōu)化航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用方案，以最少的燃油達(dá)到最大的效率，同時(shí)利用機(jī)器視覺技術(shù)來檢測失效或斷裂的部件。此外，通用電氣還研發(fā)了一種智能機(jī)器人，用于葉片涂層的檢測和修補(bǔ)。
帕里斯指出，人工智能對傳統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)起到了顛覆性作用。智能檢測技術(shù)將傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片檢測時(shí)間從20小時(shí)縮短到20分鐘，并大大節(jié)約了人力，避免了人員操作誤差。截至2017年，通用電氣已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)百萬個(gè)“數(shù)字孿生”項(xiàng)目，幫助公司節(jié)約了數(shù)千萬美元成本。
帕里斯表示，新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)是未來通用電氣主要聚焦領(lǐng)域之一，公司計(jì)劃未來20年在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)投資2100億美元，而積極應(yīng)用人工智能技術(shù)有望給公司帶來更大利潤。同時(shí)，通用電氣將與英特爾、英偉達(dá)等公司深化合作，開發(fā)新的智能軟件和硬件。
展開 民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造用到不少鍛壓技術(shù)
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大量采用表面光整技術(shù)
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涂層工藝種類繁多
封嚴(yán)涂層：Ni-石墨25%、AlSi12%、氧化鋯、銅鎳銦、NiAl/Al2O3等，涉及涂層制備工藝有火焰噴涂、大氣等離子噴涂、真空等離子噴涂、真空電弧離子鍍等，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速和溫度。
熱障涂層：CoNiCrAlY、氣相滲鋁、無機(jī)鋁抗沖刷防腐涂層、K6509噴涂NiCrAlY+氧化鋯熱障涂層、硬鎳層化學(xué)鍍等，需開展產(chǎn)、學(xué)、研等工藝攻關(guān)。
