单相双稀土改性SrZrO3热障涂层的热物理性能

作者：马伯乐; 马文^*; 黄威; 白玉; 贾瑞灵; 董红英

来源：无机材料学报, 2019, 34(04): 394-400.

• 热障涂层
• SrZrO3
• 热膨胀
• 热导率

由于SrO和ZrO2的蒸气压不同,造成等离子喷涂SrZrO3涂层组分偏离原始粉末化学计量比,从而导致制备态涂层中出现第二相ZrO2。为了获得高相稳定性的单相涂层,实验采用固相合成法合成并经过喷雾造粒制备了双稀土改性Sr过量Sr ZrO3(Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05)热喷涂粉末,采用大气等离子喷涂方法制备了相应的涂层,研究了单相双稀土改性SrZrO3热障涂层的热物理性能及其热循环寿命。研究结果表明,制备态Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05涂层中无第二相产生, 1600℃热处理360 h后Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05保持单相SrZrO3结构,高温相稳定性良好。Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05涂层的烧结系数为7.27×10–6 s–1,热处理360 h后该涂层的热膨胀系数为(9.0～11.0)×10–6 K–1(200～1400℃),热导率为2.83 W/(m?K)(1000℃)。Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05/YSZ双层涂层的火焰循环次数为1000次,失效区域主要发生在Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05陶瓷层内。在喷涂粉末中增加SrO的含量能够弥补在大气等离子喷涂过程中Sr元素过量挥发的问题,成功制备了单相双稀土改性Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05热障涂层。双稀土掺杂能够明显提高涂层的热膨胀系数,且单相双稀土改性Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05涂层的抗烧结性能明显优于SrZrO3涂层,但单相Sr1.1(Zr0.9Yb0.05Gd0.05)O3.05涂层热导率比含有第二相的SrZrO3涂层高。

• 单位
  内蒙古工业大学