优化大气等离子喷涂工艺,降低TBC热障涂层生产成本.docx

TBCcoatingcostreductionbyoptimizationoftheAtmosphericPlasmaSprayprocess
优化大气等离子喷涂工艺，降低TBC（热障涂层）生产成本

S.Mihm,T.Duda,Birr/CH,G.Thomas,H.Gruner,Mägenwil/CHandB.Dzur,Ilmenau/D

Theglobaleconomicgrowthhastriggeredadramaticincreaseinthedemandforresourcesoverthelastfewyears,resultinginsteadypriceincreasesforenergyandrawmaterials.Inthegasturbinemanufacturingsector,processoptimizationsofcost-intensiveproductionstepsinvolveaheightenedsavingspotentialandformthebasisforsecuringfuturecompetitiveadvantagesinthemarketeconomy.
全球经济增长在过去的几年中引发了对资源需求急剧增加，导致能源和原材料价格稳步上涨。在燃气轮机制造业，对成本密集的生产工艺优化具有成本节约的潜力并能为企业在将来市场经济的竞争中打下坚实的基础。

Inthiscontext,theatmosphericplasmaspraying(APS)processforthermalbarriercoatings(TBC)hasbeenoptimized.AconstraintfortheAPScoatingprocessoptimizationistheuseoftheexistingcoatingequipment.
在这样的大背景下，热障涂层（TBC）的大气等离子喷涂（APS）工艺得以改进优化。而APS制备涂层工艺优化的一个限制条件在于现有涂层设备的使用。

Furthermore,thecurrentcoatingqualityandcharacteristicsarenotallowedtochangeinordertoavoidnewqualificationandtesting.
此外，为了避免重新申请资质以及进行额外测试，还不能改变当前的涂层质量和性能。

Usingexperienceinatmosphericplasmasprayingandempiricallygaineddata,theprocessoptimizationplanincludedthevariationofe.g.theplasmagascompositionandflowrate,theelectricalpower,thearrangementandangleofthepowderinjectorstotheplasmajet,thegrainsizedistributionofthespraypowderandtheplasmatorchmovementprocedurelikespraydistance,offsetanditeration.Inparticular,plasmaproperties(enthalpy,velocity,temperature),powderinjectionconditions(injectionpoint,injectionspeed,grainsizedistribution,)aswellasthecoatinglamination(coatingpattern,sprayingdistance)areexamined.Theoptimizedprocessandresultingcoatingwascomparedtothecurrentsituationbyseveraldiagnosticsmethods.
在以往大气等离子喷涂经验和日常获取的宝贵数据基础上，我们的工艺优化计划包括一系列的改变，如等离子气体组成，流量；用电，布局及粉末注入等离子流的角度，粉末的粒径分布、等离子枪的移动（如喷距、偏差以及重复性等）。特别是等离子性能（焓值、速度以及温度），注粉条件（注粉点、注粉速度、粒径分布），以及还有涂层（涂层形式，喷涂距离）等方面做了重点研究。我们将优化后的工艺及其所制备的涂层与当前普遍使用的几种工艺采用不同的分析方法进行了对比。

Theimprovedprocessprovidessignificantlylowercostsbyachievingtherequirementofcomparablecoatingqualit