● 摘要
由于具有低热导率,高温稳定性和耐热腐蚀等特点,发动机叶片上的热障涂层广泛采用的是氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)材料。然而该种陶瓷在从1200℃以上降温过程中发生晶型转变,引起体积膨胀,涂层易产生裂纹导致失效。本文设计出几种新型掺杂有稀土的YSZ陶瓷涂层来克服上述不足。 采用了固相合成方法制备了几种掺杂稀土氧化物的YSZ粉末,经过XRD图谱研究,发现掺杂有La2O3的粉末与ZrO2有信相生成,改变原先单一的四方相,而掺杂有Gd2O3的粉末与ZrO2完全固溶,无杂峰生成。 研究了掺杂Gd2O3的YSZ陶瓷块材的热膨胀系数,其高温阶段的热膨胀系数高于YSZ,减小由于跟基体热膨胀系数不匹配产生的应力;测试了该种粉末的热导率,结果显示此新型粉末比传统YSZ具有更地的热导率,提高了涂层隔热性能。 运用了等离子喷涂方法制备该种掺杂Gd2O3的YSZ陶瓷层热障涂层,显示在高温循环后,新型陶瓷层相结构保持稳定,并且与粘结层无化学反应,具有良好的匹配性。 检测了掺杂Gd2O3的YSZ陶瓷高温抗腐蚀性能,经过长时间高温腐蚀实验,经高温DSC检测在高温过程中无明显吸热或防热现象,即保持相稳定,而同条件下的YSZ高温阶段有吸热峰产生,新型陶瓷更有利于在热腐蚀环境中使用。
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