燃气轮机热障涂层陶瓷材料发展现状及展望

作者：吴硕; 赵远涛; 李文戈^*; 吴艳鹏; 刘未来; 赵忠贤

来源：哈尔滨工程大学学报（英文版）, 2022, 43(01): 139-150.

• 热障涂层
• 制备方法
• 稀土钽酸盐
• 热导率
• 热稳定性
• 烧结
• 腐蚀
• 热膨胀系数
• 断裂韧性

Y2O3部分稳定的ZrO2(YSZ)陶瓷热障涂层在1 200 K以上服役时会出现烧结、体积变化、腐蚀等问题而发生失效。为明确能替代YSZ陶瓷的新型陶瓷材料的研究方向和发展趋势,本文阐述了热障涂层常见制备方法的原理和优缺点,总结归纳了传统ZrO2基材料的掺杂改性和新型陶瓷材料的研究现状。认为对ZrO2基陶瓷材料进行掺杂改性可有效改善热传导、热稳定与力学等性能,但其仍存在某些问题,如热膨胀系数不匹配等;新型陶瓷材料的研究则集中于烧绿石结构化合物、磁铅石型化合物与稀土钽酸盐等材料。这些新型陶瓷材料具有热传导率低、耐腐蚀等优点,但其热膨胀系数较低与断裂韧性较差成为限制其应用的最主要因素。稀土钽酸盐以低热导率、高阻氧性、优异的高温铁弹性能等成为一种具有较大潜力的新型热障涂层材料。提出结合掺杂改性和制备方法对涂层组织结构和性能进行调控是新型热障涂层的发展方向。

• 单位
  沪东中华造船集团有限公司; 山东交通学院; 中国船级社上海规范研究所; 上海海事大学