航空发动机燃烧室隔热涂层工程师岗位招聘考试试卷及答案

航空发动机燃烧室隔热涂层工程师岗位招聘考试试卷及答案填空题（每题1分，共10分）1.航空发动机燃烧室隔热涂层（TBC）常用陶瓷顶层材料是______。2.TBC主流制备工艺之一，利用等离子体熔化粉末的是______。3.涂层与基体间的粘结层通常采用______基合金。4.燃烧室TBC需承受的最高温度通常超______℃。5.TBC失效形式之一，陶瓷层与粘结层分离的是______。6.评价TBC热循环性能的常用试验是______试验。7.粘结层表面形成的______氧化膜可提高抗高温氧化性能。8.EB-PVD制备的TBC陶瓷层具有______结构。9.TBC除隔热性外的关键性能是______（合理即可）。10.TBC陶瓷层厚度一般控制在______μm左右。单项选择题（每题2分，共20分）1.以下不属于TBC陶瓷顶层的是？A.YSZB.氧化铝C.碳化硅D.镍基合金2.等离子喷涂TBC陶瓷层通常是______结构。A.柱状晶B.层状C.等轴晶D.非晶3.MCrAlY粘结层中M不包括？A.NiB.CoC.FeD.Cu4.热循环寿命最长的TBC制备工艺是？A.等离子喷涂B.EB-PVDC.火焰喷涂D.电弧喷涂5.TBC隔热性主要取决于陶瓷层的______。A.密度B.孔隙率C.厚度D.化学组成6.TBC失效主要内因不包括？A.热应力B.氧化C.腐蚀D.机械磨损7.提高MCrAlY抗氧化性的元素不包括？A.YB.CrC.AlD.以上都不是8.EB-PVD制备TBC时基体温度约______℃。A.500B.800C.1000D.12009.双层TBC的结构是？A.陶瓷层+粘结层B.陶瓷层+过渡层+粘结层C.多层陶瓷层D.粘结层+基体10.评价TBC抗热腐蚀的常用介质是？A.硫酸钠B.氯化钠C.氢氧化钠D.盐酸多项选择题（每题2分，共20分）1.TBC主要性能要求包括______。A.高隔热性B.抗热震性C.高温抗氧化D.低导热性2.粘结层的作用包括______。A.提高结合力B.抗高温氧化C.缓冲热应力D.提高隔热性3.属于TBC制备工艺的是______。A.等离子喷涂B.EB-PVDC.激光熔覆D.CVD4.TBC失效形式包括______。A.剥落B.热腐蚀C.烧结D.裂纹扩展5.MCrAlY成分元素包括______。A.Ni/CoB.CrC.AlD.Y6.影响TBC热循环寿命的因素包括______。A.涂层厚度B.粘结层氧化C.陶瓷层孔隙率D.基体温度7.新型TBC陶瓷材料包括______。A.稀土锆酸盐B.氧化铝C.莫来石D.钛酸铝8.燃烧室TBC承受的环境包括______。A.高温燃气B.热循环C.热腐蚀D.机械振动9.等离子喷涂TBC的特点包括______。A.成本低B.层状结构C.热导率低D.寿命短于EB-PVD10.粘结层氧化产物包括______。A.Al₂O₃B.Cr₂O₃C.NiOD.CoO判断题（每题2分，共20分）1.YSZ是应用最广泛的TBC陶瓷顶层材料。2.EB-PVD制备的TBC孔隙率高于等离子喷涂。3.MCrAlY中的Y可抑制Al₂O₃膜剥落。4.TBC隔热性随陶瓷层厚度线性提高。5.热腐蚀是TBC失效常见原因。6.等离子喷涂TBC结合强度高于EB-PVD。7.稀土锆酸盐使用温度高于YSZ。8.粘结层仅起结合作用。9.热震试验可模拟发动机热循环工况。10.TBC失效与燃气硫含量无关。简答题（每题5分，共20分）1.简述MCrAlY粘结层的作用。答案：MCrAlY粘结层是TBC核心组成，作用包括：①结合作用：改善陶瓷层与基体的化学相容性，提高涂层结合强度；②抗氧化腐蚀：Al元素高温形成致密Al₂O₃膜，阻挡O₂、S等侵入；③热应力缓冲：塑性变形缓解陶瓷与基体的热膨胀失配应力，延缓剥落；④过渡作用：成分/性能介于脆性陶瓷与塑性基体之间，降低界面应力集中。2.等离子喷涂与EB-PVD制备TBC的主要区别？答案：①工艺：等离子喷涂用等离子焰熔化粉末，撞击成层状；EB-PVD用电子束蒸发靶材，气相沉积成柱状晶；②结构：等离子喷涂层状（孔隙多、层间弱），EB-PVD柱状晶（孔隙少、晶间强）；③性能：EB-PVD寿命更长（应力缓冲好），但隔热略低；等离子喷涂成本低、效率高，隔热好但寿命短；④应用：EB-PVD用于高性能发动机，等离子喷涂适用于中温批量部件。3.简述TBC热循环失效过程。答案：①初期：粘结层Al氧化形成Al₂O₃膜，陶瓷层产生热应力；②中期：Al₂O₃膜增厚/剥落，界面出现孔隙/裂纹；③后期：热应力驱动裂纹扩展，陶瓷层与粘结层分离（剥落）；同时陶瓷层烧结收缩、孔隙减少，热应力增大；④最终：涂层大面积剥落，失去隔热作用，基体温度超标。核心是界面氧化与热应力耦合引发剥落。4.稀土锆酸盐TBC相比YSZ的优势？答案：①高温稳定：YSZ1200℃以上相变（四方→单斜）致裂纹，稀土锆酸盐无相变，使用温度超1400℃；②隔热性：热导率更低（≈1.0W/(m·K)，YSZ≈2.0）；③抗腐蚀：对燃气中S、V等杂质抗腐蚀能力更强；④不足：塑性差、热膨胀低，需匹配粘结层或添加增韧相，是下一代高温TBC候选。讨论题（每题5分，共10分）1.如何提高燃烧室TBC的热循环寿命？答案：需从材料、工艺、结构优化：①材料：粘结层加Y/Hf增强Al₂O₃膜粘附性；陶瓷层用稀土锆酸盐/YSZ双层或添加增韧相；②工艺：EB-PVD控制细柱状晶缓冲应力；等离子喷涂优化孔隙率（适量孔隙降热导率同时缓应力）；③结构：引入过渡层（NiCoCrAlY+Al₂O₃）降低界面应力，涂层厚度均匀化；④环境：减少燃气硫含量，降低热腐蚀。综合措施可有效延长寿命。2.燃烧室TBC应用面临哪些挑战？答案：①高温极限：新一代发动机温度超1500℃，YSZ使用温度不足，需开发更高温材料；②复杂环境：燃气含S、V等杂质，热腐蚀与热循环耦合加速失效；③涂层韧性：发动机振动/机械载荷易引发裂纹，需提高涂层韧性；④成本：EB-PVD工艺复杂、成本高，批量应用受限；⑤寿命预测：缺乏准确服役寿命模型，难以预防性维护。需突破新型材料、智能制备与寿命评估技术。答案汇总填空题答案1.YSZ（氧化钇稳定氧化锆）2.等离子喷涂3.MCrAlY4.12005.剥落6.热震7.Al₂O₃（氧化铝）8.柱状晶9.抗热震性（或高温氧化、热腐蚀等）10.200-500