航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室隔熱涂層工程師崗位招聘考試試卷及答案填空題（每題1分，共10分）1.航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室隔熱涂層（TBC）常用陶瓷頂層材料是______。2.TBC主流制備工藝之一，利用等離子體熔化粉末的是______。3.涂層與基體間的粘結(jié)層通常采用______基合金。4.燃燒室TBC需承受的最高溫度通常超______℃。5.TBC失效形式之一，陶瓷層與粘結(jié)層分離的是______。6.評(píng)價(jià)TBC熱循環(huán)性能的常用試驗(yàn)是______試驗(yàn)。7.粘結(jié)層表面形成的______氧化膜可提高抗高溫氧化性能。8.EB-PVD制備的TBC陶瓷層具有______結(jié)構(gòu)。9.TBC除隔熱性外的關(guān)鍵性能是______（合理即可）。10.TBC陶瓷層厚度一般控制在______μm左右。單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下不屬于TBC陶瓷頂層的是？A.YSZB.氧化鋁C.碳化硅D.鎳基合金2.等離子噴涂TBC陶瓷層通常是______結(jié)構(gòu)。A.柱狀晶B.層狀C.等軸晶D.非晶3.MCrAlY粘結(jié)層中M不包括？A.NiB.CoC.FeD.Cu4.熱循環(huán)壽命最長(zhǎng)的TBC制備工藝是？A.等離子噴涂B.EB-PVDC.火焰噴涂D.電弧噴涂5.TBC隔熱性主要取決于陶瓷層的______。A.密度B.孔隙率C.厚度D.化學(xué)組成6.TBC失效主要內(nèi)因不包括？A.熱應(yīng)力B.氧化C.腐蝕D.機(jī)械磨損7.提高M(jìn)CrAlY抗氧化性的元素不包括？A.YB.CrC.AlD.以上都不是8.EB-PVD制備TBC時(shí)基體溫度約______℃。A.500B.800C.1000D.12009.雙層TBC的結(jié)構(gòu)是？A.陶瓷層+粘結(jié)層B.陶瓷層+過(guò)渡層+粘結(jié)層C.多層陶瓷層D.粘結(jié)層+基體10.評(píng)價(jià)TBC抗熱腐蝕的常用介質(zhì)是？A.硫酸鈉B.氯化鈉C.氫氧化鈉D.鹽酸多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.TBC主要性能要求包括______。A.高隔熱性B.抗熱震性C.高溫抗氧化D.低導(dǎo)熱性2.粘結(jié)層的作用包括______。A.提高結(jié)合力B.抗高溫氧化C.緩沖熱應(yīng)力D.提高隔熱性3.屬于TBC制備工藝的是______。A.等離子噴涂B.EB-PVDC.激光熔覆D.CVD4.TBC失效形式包括______。A.剝落B.熱腐蝕C.燒結(jié)D.裂紋擴(kuò)展5.MCrAlY成分元素包括______。A.Ni/CoB.CrC.AlD.Y6.影響TBC熱循環(huán)壽命的因素包括______。A.涂層厚度B.粘結(jié)層氧化C.陶瓷層孔隙率D.基體溫度7.新型TBC陶瓷材料包括______。A.稀土鋯酸鹽B.氧化鋁C.莫來(lái)石D.鈦酸鋁8.燃燒室TBC承受的環(huán)境包括______。A.高溫燃?xì)釨.熱循環(huán)C.熱腐蝕D.機(jī)械振動(dòng)9.等離子噴涂TBC的特點(diǎn)包括______。A.成本低B.層狀結(jié)構(gòu)C.熱導(dǎo)率低D.壽命短于EB-PVD10.粘結(jié)層氧化產(chǎn)物包括______。A.Al?O?B.Cr?O?C.NiOD.CoO判斷題（每題2分，共20分）1.YSZ是應(yīng)用最廣泛的TBC陶瓷頂層材料。2.EB-PVD制備的TBC孔隙率高于等離子噴涂。3.MCrAlY中的Y可抑制Al?O?膜剝落。4.TBC隔熱性隨陶瓷層厚度線(xiàn)性提高。5.熱腐蝕是TBC失效常見(jiàn)原因。6.等離子噴涂TBC結(jié)合強(qiáng)度高于EB-PVD。7.稀土鋯酸鹽使用溫度高于YSZ。8.粘結(jié)層僅起結(jié)合作用。9.熱震試驗(yàn)可模擬發(fā)動(dòng)機(jī)熱循環(huán)工況。10.TBC失效與燃?xì)饬蚝繜o(wú)關(guān)。簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述MCrAlY粘結(jié)層的作用。答案：MCrAlY粘結(jié)層是TBC核心組成，作用包括：①結(jié)合作用：改善陶瓷層與基體的化學(xué)相容性，提高涂層結(jié)合強(qiáng)度；②抗氧化腐蝕：Al元素高溫形成致密Al?O?膜，阻擋O?、S等侵入；③熱應(yīng)力緩沖：塑性變形緩解陶瓷與基體的熱膨脹失配應(yīng)力，延緩剝落；④過(guò)渡作用：成分/性能介于脆性陶瓷與塑性基體之間，降低界面應(yīng)力集中。2.等離子噴涂與EB-PVD制備TBC的主要區(qū)別？答案：①工藝：等離子噴涂用等離子焰熔化粉末，撞擊成層狀；EB-PVD用電子束蒸發(fā)靶材，氣相沉積成柱狀晶；②結(jié)構(gòu)：等離子噴涂層狀（孔隙多、層間弱），EB-PVD柱狀晶（孔隙少、晶間強(qiáng)）；③性能：EB-PVD壽命更長(zhǎng)（應(yīng)力緩沖好），但隔熱略低；等離子噴涂成本低、效率高，隔熱好但壽命短；④應(yīng)用：EB-PVD用于高性能發(fā)動(dòng)機(jī)，等離子噴涂適用于中溫批量部件。3.簡(jiǎn)述TBC熱循環(huán)失效過(guò)程。答案：①初期：粘結(jié)層Al氧化形成Al?O?膜，陶瓷層產(chǎn)生熱應(yīng)力；②中期：Al?O?膜增厚/剝落，界面出現(xiàn)孔隙/裂紋；③后期：熱應(yīng)力驅(qū)動(dòng)裂紋擴(kuò)展，陶瓷層與粘結(jié)層分離（剝落）；同時(shí)陶瓷層燒結(jié)收縮、孔隙減少，熱應(yīng)力增大；④最終：涂層大面積剝落，失去隔熱作用，基體溫度超標(biāo)。核心是界面氧化與熱應(yīng)力耦合引發(fā)剝落。4.稀土鋯酸鹽TBC相比YSZ的優(yōu)勢(shì)？答案：①高溫穩(wěn)定：YSZ1200℃以上相變（四方→單斜）致裂紋，稀土鋯酸鹽無(wú)相變，使用溫度超1400℃；②隔熱性：熱導(dǎo)率更低（≈1.0W/(m·K)，YSZ≈2.0）；③抗腐蝕：對(duì)燃?xì)庵蠸、V等雜質(zhì)抗腐蝕能力更強(qiáng)；④不足：塑性差、熱膨脹低，需匹配粘結(jié)層或添加增韌相，是下一代高溫TBC候選。討論題（每題5分，共10分）1.如何提高燃燒室TBC的熱循環(huán)壽命？答案：需從材料、工藝、結(jié)構(gòu)優(yōu)化：①材料：粘結(jié)層加Y/Hf增強(qiáng)Al?O?膜粘附性；陶瓷層用稀土鋯酸鹽/YSZ雙層或添加增韌相；②工藝：EB-PVD控制細(xì)柱狀晶緩沖應(yīng)力；等離子噴涂?jī)?yōu)化孔隙率（適量孔隙降熱導(dǎo)率同時(shí)緩應(yīng)力）；③結(jié)構(gòu)：引入過(guò)渡層（NiCoCrAlY+Al?O?）降低界面應(yīng)力，涂層厚度均勻化；④環(huán)境：減少燃?xì)饬蚝?，降低熱腐蝕。綜合措施可有效延長(zhǎng)壽命。2.燃燒室TBC應(yīng)用面臨哪些挑戰(zhàn)？答案：①高溫極限：新一代發(fā)動(dòng)機(jī)溫度超1500℃，YSZ使用溫度不足，需開(kāi)發(fā)更高溫材料；②復(fù)雜環(huán)境：燃?xì)夂琒、V等雜質(zhì)，熱腐蝕與熱循環(huán)耦合加速失效；③涂層韌性：發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)/機(jī)械載荷易引發(fā)裂紋，需提高涂層韌性；④成本：EB-PVD工藝復(fù)雜、成本高，批量應(yīng)用受限；⑤壽命預(yù)測(cè)：缺乏準(zhǔn)確服役壽命模型，難以預(yù)防性維護(hù)。需突破新型材料、智能制備與壽命評(píng)估技術(shù)。答案匯總填空題答案1.YSZ（氧化釔穩(wěn)定氧化鋯）2.等離子噴涂3.MCrAlY4.12005.剝落6.熱震7.Al?O?（氧化鋁）8.柱狀晶9.抗熱震性（或高溫氧化、熱腐蝕等）10.200-500