空心氧化鋁智能熱障涂層體系的流變性能、合成與性能

【引言】

高壓航空渦輪中的熱障涂層系統(tǒng)是基于（Ni，Pt）Al擴(kuò)散層，其頂部是氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯（YSZ）。然而，許多不同的涂層技術(shù)和步驟使得非常昂貴。因此，它們的應(yīng)用僅限于其他渦輪部件。相比之下，由液相不溶性顆粒懸浮液組成的漿體有著廣泛的應(yīng)用。

【成果介紹】

采用激光散射法測定了三種不同負(fù)載量的鋁微粒水基漿料的穩(wěn)定性。泥漿表現(xiàn)出牛頓特性，粘度在9天內(nèi)的變化是恒定的。鎳的研磨表面同樣被潤濕，而不考慮泥漿中的鋁含量（30、40或50 wt%），從而證明1/10 PVA/H2O水基泥漿足以進(jìn)行噴涂。經(jīng)噴涂和退火處理后的噴涂層，制備了非晶態(tài)鋁非晶態(tài)涂層，中間熱生長和非晶態(tài)鋁結(jié)合涂層。在LFA-1600°C（Linseis）中，用激光閃爍法計算了熱傳導(dǎo)率，并在900°C和1100°C之間對100小時的空氣進(jìn)行了等溫氧化（Setaram TGA-92）。通過掃描電子顯微鏡（SEM）與耦合能量分散光譜儀（EDS）和X射線衍射、XRD（Cukα輻射）進(jìn)行了性能表征。涂層系統(tǒng)顯示出非常低的導(dǎo)熱率和顯著的抗氧化性。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1：后向散射數(shù)據(jù)相對于坩堝中的位置以及在制備條件下漿料A的澄清（頂部）和沉淀（底部）的相關(guān)區(qū)域的演變。注：每一條單色線對應(yīng)于每分鐘測量的平均值，持續(xù)時間長達(dá)1小時。

圖2：不同水基泥漿的相對粘度隨老化時間的變化。

圖3：用移液管在室溫下干燥30秒和5分鐘后，將不同的泥漿滴沉積在磨碎的鎳基片上。

圖4：（a）從水基泥漿燒結(jié)到純鎳基體上的熱障涂層系統(tǒng)的掃描電鏡微觀結(jié)構(gòu)；（b）與不同厚度的傳統(tǒng)YSZ涂層相比，泥漿的面漆的熱導(dǎo)率。

圖5：（a）在合成空氣中等溫氧化100小時后，漿料涂層（*和頂部涂層被去除）的拋物線速率常數(shù)與氧化溫度之間的關(guān)系；（b）在1100℃氧化前后100小時空氣中的涂層的XRD圖。注意Al金屬峰的消失和混合尖晶石NiAl2O4氧化物的生長。

【結(jié)論】

通過測量溶劑發(fā)生物理化學(xué)變化時的相對粘度來監(jiān)測隨老化時間變化的泥漿。采用激光散射法測定了三種不同負(fù)載量的鋁微粒水基漿料的穩(wěn)定性。泥漿表現(xiàn)出牛頓特性，粘度在9天內(nèi)的變化是恒定的。不管泥漿中的鋁含量（30、40或50 wt%）是多少，鎳的研磨表面都被潤濕了，證明1/10 PVA/H2O水基泥漿足以進(jìn)行噴涂。經(jīng)噴涂和退火處理后的噴涂層，制備了非晶態(tài)鋁非晶態(tài)涂層，中間熱生長和非晶態(tài)鋁結(jié)合涂層。涂層系統(tǒng)顯示出非常低的導(dǎo)熱率和顯著的抗氧化性。