牛小强 雷基林 邓晰文 文 均 温志高

1.昆明理工大学云南省内燃机重点实验室，昆明，650500 2.成都银河动力有限公司，成都，610505

0 引言

热障涂层（thermal barrier coatings，TBC）是目前最有效的高温防护涂层之一，因其良好的隔热、抗高温氧化、抗腐蚀、抗热震、抗蠕变等特点，广泛应用于燃气轮机及涡轮发动机。双层TBC是由顶部陶瓷层（top coating）和底部的金属黏结层（bond coating）组成，陶瓷层热导率极低，主要用于隔热，金属黏结层主要用于防止金属基体的高温氧化，并缓解承受陶瓷层和金属基体之间由于热膨胀不匹配而产生的应力集中［1⁃4］。当前，随着内燃机功率的不断强化，活塞作为其核心部件所承受的热负荷越来越高，已严重影响活塞工作的可靠性和耐久性，因此将TBC技术应用于内燃机活塞成为解决活塞热负荷问题的一个新途径。

研究表明，将TBC技术应用于内燃机活塞，不仅可以降低活塞热负荷，延长活塞的使用寿命，还能有效减少流向活塞及冷却水套的热量，提高燃烧室内的环境温度，提高热效率，减少HC排放，降低燃油及润滑油的消耗［5］。人们开展了大量关于TBC对内燃机性能影响的研究。DU⁃RAT等[6]和CERIT等［7］研究发现，PSZ中加入Y2O3可以改善汽油机冷启动和稳定工况下HC的排放，最大减少量可达43.2%。TAYMAZ［8］研究发现，在不同转速、载荷下TBC均可以提高柴油机的热效率并降低燃料消耗量。HEJWOWS⁃KI［9］通过试验研究了不同厚度的TBC对柴油机活塞传热、疲劳性能的影响，结果表明金属黏结层厚度为0.15 mm、陶瓷层厚度为0.35 mm时较为合适。BUYUKKAYA等［10］研究了TBC对铝合金活塞和钢制活塞温度场的影响，结果表明TBC使铝合金活塞温度下降48%，使钢制活塞温度下降35%。……