R_(2)O_(3)+Er_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)的新型TBC材料

通过溶胶凝胶法合成8YSZ以及R_(2)O_(3)+Er_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)陶瓷粉体。采用X射线衍射(XRD)结合Rietveld精修分析相组成和晶体结构,透射电镜(TEM)分析晶粒尺寸,热导率分析仪(TCA)和热膨胀分析仪(TMA)分析热物理性能。进一步将R_(2)O_(3)+Er_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)陶瓷粉体与氧化铝粉混合并制成试片,在1400℃下进行不同时间的热处理。结果表明:(1)所有R_(2)O_(3)+Er_(2)O_(3)稳定的ZrO_(2)均为非转化亚稳相(t'相),且热导率低于常规的8YSZ,较低的导热系数可以提供更好的隔热性能,以更好防止底层和基体的氧化;(2)Er_(2)O_(3)和Er_(2)O_(3)+Yb_(2)O_(3)稳定的ZrO_(2)在1400℃时表现出比8YSZ更好的相稳定性,这表明当应用温度在1200℃以上时,可提高热障涂层的使用寿命,可考虑用于1200℃以上的新一代燃气发动机;(3)R_(2)O_(3)+Er_(2)O_(3)稳定的ZrO_(2)的相稳定性主要与√2c/a(a,c为晶格常数)有关,且决定了阳离子扩散速率。当c/a(a=b,b为晶格常数)增长快时,√2c/a也增加,促进了阳离子的扩散;反之,降低√2c/a可以降低阳离子的扩散。当√2c/a值在1.01左右时,试样表现出较差的相稳定性。