利用 Accuraspray 4.0 传感器对涡轮叶片上的热障涂层进行分析和优化
用于涡轮叶片的隔热涂层（TBC）的质量对于确保涡轮机的可靠性和效率至关重要。这些涂层最常用的沉积技术是热喷涂工艺，特别是高速氧燃料（HVOF）和大气等离子喷涂（APS）。本论文的主要目标是通过一种创新方法优化HVOF和APS沉积工艺，该方法涉及使用Accuraspray 4.0传感器对工艺参数进行实时监控。该仪器可以高精度测量粒子束特性（温度、速度、尺寸和强度），从而可以将这些测量结果与最终涂层性能相关联。这项工作是在ATLA Srl公司进行的，旨在提高工艺重复性、改善产品质量和优化工艺。该方法包括制作由镍基高温合金板（Hastelloy X）组成的测试样品，并在其上使用HVOF和APS技术沉积粘结层和面层。在沉积过程中，Accuraspray传感器实时监测喷涂参数，从而能够识别任何不稳定因素并收集关键数据用于后续统计分析。分析的核心是基于一种称为实验设计（DoE）的多因素方法，该方法允许同时改变多个工艺变量并评估它们对最终产品的影响。使用方差分析（ANOVA）对获得的数据进行处理，这是一种统计技术，可以确定因素及其相互作用的显著性，并以p值表示。对于HVOF技术，公司使用的既定参数产生了均匀的涂层，但观察到，在保持涂层性能不变的情况下，降低氧气流量可以为公司带来经济优势。对于应用于粘结层的APS技术，目标是减少粉末用量，以在质量和工艺成本之间实现更好的平衡。陶瓷面层通过APS技术应用，使用氧化钇稳定氧化锆粉末。所得涂层显示出均匀的孔隙分布，没有裂纹或不连续性，分析证实标准参数是该工艺的最佳参数。总体而言，研究结果表明，由于材料性质和所采用的操作范围不同，同一参数会根据涂层类型（粘结层或面层）或所使用的技术（HVOF或APS）而产生不同的影响。Accuraspray传感器已被证明可用于日常检测，为工艺诊断和监控提供宝贵支持。然而，研究也表明，传感器的测量结果必须辅以显微分析和统计评估，因为仅凭传感器测量结果无法保证涂层的功能符合要求。
最初发表于都灵理工大学，2025年
作者：Roberta Montana Lampo，导师：Sara Biamino、Riccardo Mantoan
