李嘉
,
谢铮
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何箐
,
邹晗
,
吕玉芬
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.09.004
目的：通过多元稀土氧化物掺杂改性YSZ,提高传统热障涂层的性能。方法使用化学共沉淀法制备不同掺杂量的Gd2 O3-Yb2 O3-Y2 O3-ZrO2( GYYZO)材料,并分别使用冷等静压-烧结和等离子喷涂工艺制备块材和涂层。通过测试块材的热导率和热膨胀系数,分析评价材料的热物理性能。对高温退火处理后的涂层进行X射线衍射分析,评价不同成分涂层的高温相稳定性。结果氧化锆基材料的热导率和热膨胀系数随总掺杂量升高而降低。氧化锆中稀土氧化物总掺杂量为5.5%~9.84%(摩尔分数)时,在1000℃下的热导率为1.25~1.56 W/(m·K),相对8YSZ材料下降了22%~37.5%；在200~1300℃的热膨胀系数为(10~11.1)×10-6/K,与传统8YSZ材料相当。在1400℃长时间退火处理后,低掺杂量GYYZO涂层中的单斜相含量明显低于8 YSZ涂层。结论多元稀土氧化物掺杂改性氧化锆材料具有良好的高温相稳定性、低热导率和适当的热膨胀系数,可以作为高性能热障涂层的备选材料。
关键词:
热障涂层
,
稀土氧化物
,
掺杂改性
,
氧化锆
,
热物性
,
高温相稳定性
淳道勇
,
汪瑞军
,
由晓明
,
何箐
,
邹晗
,
吕玉芬
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.09.019
目的 通过关注纳米8YSZ粉末在不同温度下烧结过程中的晶粒长大行为及相结构组成变化,获得纳米8YSZ粉末的高温稳定性,防止高温烧结导致纳米8YSZ涂层性能明显衰减,致使涂层在正常服役过程中过早失效.方法 采用共沉淀工艺合成低杂质含量的8YSZ纳米粉末,经过低温煅烧预处理后,在900～1200℃温度区间进行3～12h的烧结.通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对纳米颗粒进行物相结构和形貌分析,根据Scherrer公式计算热处理后的颗粒平均晶粒尺寸,采用Arrhenius公式得到晶粒生长活化能,进而确定晶粒的生长机制.结果 经过低温煅烧预处理后,粉末绝大多数仍然保持非晶态结构,经过高温热处理后,粉末均完成了晶态转化,相结构基本为单一四方相.温度为900～1100℃时,晶粒生长的活化能为42.638 kJ/mol;温度为1100～1200℃时,晶粒生长的活化能为3.849 kJ/mol.结论 高温热处理后,纳米8YSZ粉末物相结构为单一四方相,可以保持高温稳定性,防止涂层性能明显衰减.温度为900～1200℃时,晶粒生长机制以表面扩散为主的聚合生长.
关键词:
纳米8YSZ粉末
,
高温热处理
,
晶粒尺寸
,
相转变
,
晶粒生长
,
生长活化能
何箐
,
汪瑞军
,
邹晗
,
由晓明
,
王伟平
中国表面工程
doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.04.011
利用常规等离子喷涂和高能等离子喷涂工艺分别制备了不同结构的8YSZ热障涂层,研究了不同结构涂层在高温退火(1 250℃,2h)和燃气热冲击条件(1 200℃/900℃)下对CMAS沉积物防护作用.结果表明:提高8YSZ涂层致密度和在其表面制备致密氧化铝封阻层可延缓CMAS沉积物渗入和反应,并提高涂层在CMAS耦合条件下燃气热冲击寿命,在孔隙率12.9％的8YSZ涂层表面制备厚度10～20 μm致密氧化铝层,热冲击寿命提高4.4倍.8YSZ涂层致密度提高或表面致密氧化铝薄层制备,可进一步降低涂层表面粗糙度,同时燃气热冲击条件下氧化铝层自身逐层剥离的失效形式,均能减缓CMAS的粘附;1 250℃下氧化铝层会溶解进入CMAS提高局部Al含量,从而使CMAS中局部低熔点相向高熔点钙长石相转变,会进一步提高界面稳定性.
关键词:
CMAS沉积物
,
热障涂层
,
氧化铝封阻层
,
防护作用
