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空心氧化鋁智能熱障涂層體系的流變性能、合成與性能

更新時間:2020-02-28點擊次數(shù):2586

【引言】

高壓航空渦輪中的熱障涂層系統(tǒng)是基于(Ni,Pt)Al擴散層,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。

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