空心氧化铝智能热障涂层体系的流变性能、合成与性能

【摘要】

采用激光散射法测定了三种不同负载量的铝微粒水基浆料的稳定性。不考虑泥浆中的铝含量，1/10 PVA/H2O水基泥浆足以进行喷涂。涂层系统显示出非常低的导热率和显著的抗氧化性。

【引言】

高压航空涡轮中的热障涂层系统是基于（Ni，Pt）Al扩散层，其顶部是氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）。然而，许多不同的涂层技术和步骤使得非常昂贵。因此，它们的应用仅限于其他涡轮部件。相比之下，由液相不溶性颗粒悬浮液组成的浆体有着广泛的应用。

【成果介绍】

采用激光散射法测定了三种不同负载量的铝微粒水基浆料的稳定性。泥浆表现出牛顿特性，粘度在9天内的变化是恒定的。镍的研磨表面同样被润湿，而不考虑泥浆中的铝含量（30、40或50 wt%），从而证明1/10 PVA/H2O水基泥浆足以进行喷涂。经喷涂和退火处理后的喷涂层，制备了非晶态铝非晶态涂层，中间热生长和非晶态铝结合涂层。在LFA-1600°C（Linseis）中，用激光闪烁法计算了热传导率，并在900°C和1100°C之间对100小时的空气进行了等温氧化（Setaram TGA-92）。通过扫描电子显微镜（SEM）与耦合能量分散光谱仪（EDS）和X射线衍射、XRD（Cukα辐射）进行了性能表征。涂层系统显示出非常低的导热率和显著的抗氧化性。

【图文导读】

图1：后向散射数据相对于坩埚中的位置以及在制备条件下浆料A的澄清（顶部）和沉淀（底部）的相关区域的演变。注：每一条单色线对应于每分钟测量的平均值，持续时间长达1小时。

图2：不同水基泥浆的相对粘度随老化时间的变化。

图3：用移液管在室温下干燥30秒和5分钟后，将不同的泥浆滴沉积在磨碎的镍基片上。

图4：（a）从水基泥浆烧结到纯镍基体上的热障涂层系统的扫描电镜微观结构；（b）与不同厚度的传统YSZ涂层相比，泥浆的面漆的热导率。

图5：（a）在合成空气中等温氧化100小时后，浆料涂层（完全和顶部涂层被去除）的抛物线速率常数与氧化温度之间的关系；（b）在1100℃氧化前后100小时空气中的涂层的XRD图。注意Al金属峰的消失和混合尖晶石NiAl2O4氧化物的生长。

【结论】

通过测量溶剂发生物理化学变化时的相对粘度来监测随老化时间变化的泥浆。采用激光散射法测定了三种不同负载量的铝微粒水基浆料的稳定性。泥浆表现出牛顿特性，粘度在9天内的变化是恒定的。不管泥浆中的铝含量（30、40或50 wt%）是多少，镍的研磨表面都被润湿了，证明1/10 PVA/H2O水基泥浆足以进行喷涂。经喷涂和退火处理后的喷涂层，制备了非晶态铝非晶态涂层，中间热生长和非晶态铝结合涂层。涂层系统显示出非常低的导热率和显著的抗氧化性。