作者单位
摘要
LaMeAl11O19陶瓷具有独特的晶体结构, 优异的热力学性能, 低热导率, 高温相稳定性等特点, 是一类非常有应用前景的热障涂层(TBC)材料。本研究通过大气等离子喷涂(APS)制备了LaMeAl11O19/YSZ (Me=Mg, Cu, Zn)双陶瓷层热障涂层。通过对涂层进行火焰热循环测试并结合扫描电子显微镜、X射线衍射仪等分析技术对涂层进行失效分析。结果表明, LaMgAl11O19 (LMA)、LaZnAl11O19 (LZA)和LaCuAl11O19 (LCA)粉末在等离子喷涂过程中发生了分解, 导致三种涂层中磁铅石相含量的差异, 从而影响三种涂层的热循环寿命。由于LaMeAl11O19层与YSZ层的热膨胀系数不匹配以及非晶相重结晶产生的体积收缩, LaMeAl11O19层从YSZ层上剥落。YSZ层暴露在高温下, 加速了烧结和TGO的生长, 又促进了YSZ层剥落。低温下, LaMeAl11O19的热导率随着Me原子序数增加而降低; 高温下, 与LMA和LZA相比, LCA涂层红外发射率最高(0.88, 600 ℃), 削弱了光子传导对热导率的贡献, 导致热导率降低, LCA在高温红外辐射涂层中具有潜在的应用价值。
热障涂层 磁铅石型稀土六铝酸盐 火焰热循环 热力学性能 thermal barrier coating magnetite rare earth hexaaluminate flame thermal cycling thermodynamic property 
无机材料学报
2022, 37(12): 1259
作者单位
摘要
武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
随着燃气涡轮机的应用温度不断提升, 陶瓷材料的抗CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)性能越来越重要。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试方法, 研究了LaMeAl11O19(Me=Cu, Zn)陶瓷体材料在不同温度和时间条件下的抗CMAS腐蚀行为。结果表明, LaZnAl11O19(LZA)和LaCuAl11O19(LCA)体材料的腐蚀产物都包括透辉石(Ca(Mg,Al)(Si,Al)O7)和钙长石(CaAl2Si2O8)。随着腐蚀温度的提高和时间的延长, 腐蚀深度增加, Ca(Mg,Al)(Si,Al)O7逐渐转变为CaAl2Si2O8。LZA和LCA体材料的CMAS腐蚀可以用“溶解-析出”机制解释。体材料逐渐溶解到CMAS中, 形成Ca(Mg,Al)(Si,Al)O7, 进而逐渐转变为CaAl2Si2O8, 使难以结晶的透辉石相转变为易结晶的钙长石相。La原子为析晶的晶核, CMAS玻璃相与体材料之间存在界面能, 这些因素共同促进了CaAl2Si2O8在CMAS内部以及两者的界面处析出厚板状晶体。
陶瓷体材料 抗CMAS性能 腐蚀机理 燃气轮机 热障涂层 磁铅石型稀土六铝酸盐 ceramic bulk material CMAS resistance corrosion mechanism gas turbine thermal barrier coating magnetite rare earth hexaaluminate 
硅酸盐通报
2022, 41(7): 2474

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