R2O3+Er2O3稳定ZrO2的新型TBC材料

作者：王晶; 钱凌翼; 郭云珊; Richard Wheatley; 侯向辉; 刘宇阳^*

来源：稀有金属, 2022, 46(07): 853-861.

DOI：10.13373/j.cnki.cjrm.XY21020011

• 涡轮叶片
• 热障涂层
• 导热系数
• 相稳定性

通过溶胶凝胶法合成8YSZ以及R2O3+Er2O3稳定ZrO2陶瓷粉体。采用X射线衍射(XRD)结合Rietveld精修分析相组成和晶体结构，透射电镜(TEM)分析晶粒尺寸，热导率分析仪(TCA)和热膨胀分析仪(TMA)分析热物理性能。进一步将R2O3+Er2O3稳定ZrO2陶瓷粉体与氧化铝粉混合并制成试片，在1400℃下进行不同时间的热处理。结果表明：(1)所有R2O3+Er2O3稳定的ZrO2均为非转化亚稳相(t’相)，且热导率低于常规的8YSZ，较低的导热系数可以提供更好的隔热性能，以更好防止底层和基体的氧化；(2)Er2O3和Er2O3+Yb2O3稳定的ZrO2在1400℃时表现出比8YSZ更好的相稳定性，这表明当应用温度在1200℃以上时，可提高热障涂层的使用寿命，可考虑用于1200℃以上的新一代燃气发动机；(3)R2O3+Er2O3稳定的ZrO2的相稳定性主要与■(a,c为晶格常数)有关，且决定了阳离子扩散速率。当c/a(a=b,b为晶格常数)增长快时，■也增加，促进了阳离子的扩散；反之，降低■可以降低阳离子的扩散。当■值在1.01左右时，试样表现出较差的相稳定性。

• 单位
  中国航发商用航空发动机有限责任公司