空心氧化鋁智能熱障涂層體系的流變性能、合成與性能

【引言】

高壓航空渦輪中的熱障涂層系統是基于（Ni，Pt）Al擴散層，其頂部是氧化釔穩定的氧化鋯（YSZ）。然而，許多不同的涂層技術和步驟使得非常昂貴。因此，它們的應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定性。泥漿表現出牛頓特性，粘度在9天內的變化是恒定的。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。經噴涂和退火處理后的噴涂層，制備了非晶態鋁非晶態涂層，中間熱生長和非晶態鋁結合涂層。在LFA-1600°C（Linseis）中，用激光閃爍法計算了熱傳導率，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。涂層系統顯示出非常低的導熱率和顯著的抗氧化性。

【圖文導讀】

圖1：后向散射數據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）的相關區域的演變。注：每一條單色線對應于每分鐘測量的平均值，持續時間長達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）從水基泥漿燒結到純鎳基體上的熱障涂層系統的掃描電鏡微觀結構；（b）與不同厚度的傳統YSZ涂層相比，泥漿的面漆的熱導率。

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）的拋物線速率常數與氧化溫度之間的關系；（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。

【結論】

通過測量溶劑發生物理化學變化時的相對粘度來監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定性。泥漿表現出牛頓特性，粘度在9天內的變化是恒定的。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。經噴涂和退火處理后的噴涂層，制備了非晶態鋁非晶態涂層，中間熱生長和非晶態鋁結合涂層。涂層系統顯示出非常低的導熱率和顯著的抗氧化性。