Kertopi yuqori ildizopik to'siqlarni qoplash tendentsiyasi
Aviatsiya dvigatellarida, gaz turbinalari, raketa dvigatellari, yuqori haroratli issiqlik to'siqlari sohasida ishlashga bo'lgan talab ortib borayotgani bilan qoplamalar. Termal to'siq qoplamlari (TBCS) yuqori bosimli turbinalar pichoqlari, ilg'or gaz turbin dvigatellarining asosiy qismidir. Aviatsiya dvigatellarida va er maydonlarida muvaffaqiyatli qo'llanilgan SHCClarning keramik izolyatsiya qatlami materiali YTRTRIA ZNNNIKA (YSZ). Yuqori harorat barqarorligi va issiqlik izolyatsiyasi kabi cheklovlar tufayli, YSZ endi avlod dvigayjalarining rivojlanish talablariga javob bera olmaydi. Shu sababli, so'nggi o'n yillikda mahalliy va xorijiy tadqiqotchilar yangi issiqlik to'siqlarini qoplash, tayyorlash, ishlashni aniqlash va ishlashni bashorat qilish bo'yicha keng va chuqur tadqiqotlar olib bordilar.
Termal to'siq qopqog'i - bu issiqlik samaradorligi va vrachini samolyot dvigatellari dvigatellari dvigateli sirtida qatlamli pufaklar qatlamida ishlab chiqilgan sirtni himoya qilish texnologiyasi. vazn nisbati uchun. Bu yuqori eritmaning kamligi, past issiqlik o'tkazuvchanligi, yuqori haroratli tazeti barqarorligi va kuchli kimyoviy barqarorlik xususiyatlariga ega. 1-rasmda an'anaviy va keng qo'llaniladigan termal to'siqni qoplash tizimi asosan palamik qatlamdan iborat bo'lib, oksidlanish reaktsiyasi va bog'lovchi qatlam yordamida hosil bo'lgan termal o'sish sur'atidan iborat.
Termal to'siq qoplamining sxematik diagrammasi
Keramik materiallar yuqori inompantik anketalardagi yuqori inompopy materiallar bilan tanishish, maxsus inompopiya dizayni tufayli materialning ayrim moddalarini joriy etish va issiqlik to'siqlarini qoplashning talablarini yaxshilaydi.
Hozirgi vaqtda Enteropiyadagi issiqlik to'siqlardagi ko'pchilik dizaynining aksariyati asosan kam uchraydigan er elementlariga asoslanadi. Buning sababi, lantanid elementlari kichik atom o'lchamdagi farqlar va shunga o'xshash xususiyatlarning xususiyatlariga ega, ular barqaror bir fazali qattiq echimlarni shakllantirish va materiallarning keng qamrovli ishlashini tartibga solishga imkon beradigan shunga o'xshash xususiyatlarga ega. Keramik materiallarni qoplashdagi issiqlik o'tkazuvchanligining pasayishi sezilarli tendentsiya bo'lib, termal kengaytirishning kuchayishi va sinish qattiqligi ma'lum darajada boshlanadi. Keyingi avlod uchun vazn nisbati va kam yoqilg'i sarfini yuqori bo'lganligi sababli yuqori samarali aviatsion dvigatellarning rivojlanish ehtiyojlarini qondirish uchun yangi avlodni qoplash uchun yangi nomzodlar oqimi mavjud. Kambag'al er osti er osti erlari, yuqori enlopiyadagi noyob er ostinallari, yog 'etagusi er osti er oksidlari kelajakdagi yangi issiqlik to'siqlarini qoplash uchun katta potentsialga ega bo'lgan bir qator vakillik materiallari.
Termal to'siqlarni qoplash bo'yicha tadqiqotlar asosan to'rt tomonga qaratilgan: YSz doping modifikatsiyasi, A2B2O7 Turli birikmalar, perovskitning tuzilishi, perovskitning tuzilishi, perovskitning tuzilishi va yuqori entopy kulol materiallari.
(1) ysz doping modifikatsiyasi
2-rasmda ko'rsatilganidek, doping elementining turiga ko'ra, bitta element va ko'p elementli dopingga bo'linishi mumkin. Yagona element doping asosan noyob Yer elementi r (la) doping bilan o'zgartiriladi . Sc 3+ ion radiusi sifatida y 3+ ga qadar o'sib bormoqda, barqarorlikni yaxshilaydi; Y 3+ radiusi sifatida La 3+ ilar o'sishda davom etmoqda, barqarorlik pasayadi. Bundan tashqari, "Al, HF, TA" kabi kam sonli bo'lmagan elementlar modifikatsiyalash uchun doping stabilizator sifatida ishlatiladi.
Multi elementli kooping fazali barqarorlikni va sinxerga chidamliligini yaxshilash kabi keramika materiallari ishini kuchaytirishi va issiqlik o'tkazuvchanligini kamaytirish kabi keramika materiallari ishlashini kuchaytirishi mumkin. Shuning uchun ko'p elementli Co doping YSZ modifikatsiya tadqiqotlarining diqqat markazidir. Biroq, radius hajmi, narxlar oralig'i va giyohvand moddalar tarkibi unga ta'sir qiladi va materialning o'zi cheklanganligi sababli, doping uning keng qamrovli ishlashini yaxshilash chegarasiga yaqinlashmoqda.
(2) A2B2O7 aralashmasi
A2b2o7 (a {{{{{{{{{{{{{= kabi noyob Yer elementlari, masalan, La / Nd / GD / Yb, b =, zr va hk. Termal to'siq qoplamlari uchun bir nechta variantlarni taqdim etadigan harorat fazasi barqarorligi va turli xil a xilma-xillik. 2-jadvalda turli xil A2B2O7 tuzilmalarining issiqlik o'tkazuvchanligi va termal kengaytirish koeffitsienti koeffitsienti ko'rsatilgan. YSZ bilan taqqoslaganda, bu issiqlik o'tkazuvchanligining sezilarli darajada pasayishi tufayli u ilmiy izlanishga aylandi. Biroq, uning arizasi termal kengaytirish koeffitsichiligidagi kichik o'zgarishlar bilan cheklangan va yomon mos keladigan ko'rsatkichlar bilan cheklangan.
3-rasm, issiqlik o'tkazuvchanligi va issiqlik kengayishi kam uchraydigan tuproq parconate koeffitsienti
(3) Perovskit tuzilishi
Perovskitning tuzilgan tuzilishi abo3 (a {{{{{{=} sk, CR, CR, CR, CR, CR va boshqalar) turdagi tuzilmalarni, masalan, yuqori harorat va past issiqlik o'tkazuvchanligi kabi mukammal xususiyatlarga ega. ularni yangi issiq to'siq qoplash uchun potentsial nomzodlar qilish. ABO3 aralashmalarida Ao rishtalari BOON rishtalaridan kuchsizdir va A va B atomlarining, nazariy issiqlik o'tkazuvchanligi va shikastlanishga qarshilik ko'rsatish qobiliyatini yanada kuchaytiradi. Ejaz va boshqalar. 1273 kada yana 1273 kada rezro3 12,4 {{1 {1 {{1 {{{1 {{{{{{{32 {{32 {32}}} ni amalga oshirdi. } .2 × {{14} -1. Cozro3 issiqlik kuchayishi koeffitsientiga ega, issiqlik o'tkazuvchanligi va yuqori haroratli fazali barqarorlik mavjud. MA Bade va boshqalar. SRZRO3 issiqlik o'tkazuvchanligi asta-sekin kamayadi va uning issiqlik barqarorligi 1600 darajadan 1600 darajagacha, 1600 daraja, masalan, doping perovskiy qoplamalari Qoplamaning issiqlik tsiklini sezilarli darajada yaxshilab, yuqori issiqlik stress va stressiga ega bo'lgan ustun va gözeneksiya tarkibiga ega bo'lish mumkin. MA va boshqalar. Doped YB2O3 va Y2O3 SRS0.9Y0.05yb0.05) SRZRO3-ga nisbatan 1400 daraja va issiqlik o'tkazuvchanligi 30 foizga kamaydi. butun harorat oralig'i. Umuman olganda, ABO3 issiqlik o'tkazuvchanligi nisbatan past va doping natijasida keltirilgan tarkibiy o'zgarishlar ham issiqlik o'tkazuvchanligini kamaytirishi mumkin.
3-rasm, SRZRO3 ning turli xil issiqlik bilan davolash vaqtidan keyin SRZRO3 QISMINING RIJIYALARI
4) yuqori entopiyadagi keramik materiallar
Yuqori entopiyali keramik materiallar ko'p asosiy elementli elementi yuqori entopi bilan ishlab chiqilgan bir fazali keramika tizimlari. Odatda, besh yoki undan ortiq metall ionlari bir xil massa bilan ko'p komponentli echimlarga sintezlanadi. Tarkibiy xususiyatlari tufayli ushbu material to'rt yadroli effektga ega: termodinamik yuqori entopiya, diffuziya, kechiktirilgan, qattiqqo'llik va issiqlik o'tkazuvchanligida, keng qamrovli va eng ko'p qo'llanilishi mumkin. Yuqori entropiyadagi keramik moddiy-texnik moddiy tizim asosan, o'xshash xususiyatlari tufayli barqaror bir fazali qattiq echimlarni shakllantirish va ishlashni optimallashtirishni osonlashtirish oson. Yuqori entopiyadagi keramik materiallar bo'yicha tadqiqotlar asosan quyidagi oltita toifaga qaratilgan: Kamdan-kam tuproq, sokinliklar, silikat, aluminatsiyalar, zirlium, fosfatlar va oksidlar. Ularning ishlash parametrlarini taqqoslash 4-rasmda keltirilgan. Taqqoslash shuni ko'rsatadiki, aluminate eng yomoni bo'lsa, eng yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi borligini ko'rsatadi; Qo'rquv qiyinligi nuqtai nazaridan, eng yaxshi entropiya noyob Yer oksidlari katta afzalliklarga ega. Ko'pgina entopiyadagi keramik materiallar kam issiqlik o'tkazuvchanligi, yaxshi yuqori haroratli fazali barqarorlik va kuchli sinnatuvchi qarshilikka ega, ammo ularning kamchiliklarini hal qilish uchun juda zarur.
4-rasm. Bir nechta yuqori entopiyadagi keramik materiallarning xususiyatlarini taqqoslash
4.1 Yuqori entopy Yer Tantale
Tantal / Niobate yuqori erishi, temirchilikning yuqori darajadagi kuchayishi va boshqalarning afzalliklariga ega, shuning uchun yuqori entropiya Yerning yuqori darajadagi va tadqiqotchilarning yuqori darajadagi issiqlik materiallari sifatida qabul qilinadi. Vang va boshqalar. Tayyorlangan Yerning yuqori iltijo erlari ({{{{{0}} 0} 0} 0} 0. 2GD {{}}. 2) Tao4 ( (5E 0. 2) Tao4) va uning faza tuzilishi, termogizik va mexanik xususiyatlarini o'rganib chiqdi. The thermal conductivity of (5RE0.2) TaO4 is 1.2W·m-1·K-1, which is lower than YSZ throughout the temperature range, and its fracture toughness is higher than 8ysz (3. 0 5 MPA · m1 / 2). At 1200 degree , its thermal expansion coefficient is 10.3 × 10-6·K-1, and the coating has good strain capacity. Zhao va boshqalar. 1 {51} {{{{{{{{{67} {{67} {{67} {{67} {{67} {{67} {{67} {{67} {{67} {{67} {{67} {{67} 0 }}} ilmiy darajasi) va 1 {71}} ning qattiqligi 1 {{{0} 12 {82}} 0 {{9 0 Ilmiy darajasi} Zhu va boshqalar. Beshta elementli entopy Yerni Nivaveytation (dy0.2y0.2ho0.2er0.2er0.2er0.2er0.2er0.2er0.2er0.2er0.2er0.2er0.2). Seubki natijalarga ko'ra, 5re3nbo7 bitta fazali flirtning tuzilishi qattiq eritmasi bo'lgan va beshta element qattiq hal qilinishda bir xil darajada taqsimlangan; 1200 darajaga, termal kengaytirish koeffitsienti va xonaning harorat o'tkazuvchanligi o'rtacha ishlatilgan ysz qopqog'ini 2,13mpa · m1 / 2 va 9.51GPAning qattiqligi bilan taqqoslagan. Vang Yun va boshqalar. sintez qilingan (Y0.2Y0.2SM0.2yb0.2er0.2) yuqori haroratli qattiq holatni qo'llash usulidan foydalangan holda tao4. Natija 5-rasmda keltirilgan. (5re0.2) Tao4 kam issiqlik o'tkazuvchanligi (1.68 {{{{{{{{{{{{88} {{{88} {{{{88} {{{{10-6 -1, 1200 daraja). O'zining noyob ferrolastik qattiq ta'siri tufayli (5re0.2) Tao4 yuqori siniqning yuqori qismiga (2,6 MPa · M $ / 2) va animentlik indeksi (2,8 mkm {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{2)} / 2) Termal shok va termal kengayish holatining paydo bo'lishini sezilarli darajada kamaytiradi. Ushbu tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, "Oddiy Yerni" Niobate yuqori darajadagi "Niobate" eng istiqbolli termal to'siq qoplamali materialdir.
15-fremal termal o'tkazuvchanligi va termal kengayish koeffitsienti (5R 0}}}}}}}}}}}
4.2 Yuqori entopiya kamtar er alyuminate
Oqsiliya alyuminate dizayni CTE ning kamlik kamchiliklarini va materialning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligining kamchiliklarini yaxshilaydi. Zhao va boshqalar. tayyorlangan (y {{{{{{0} 0} 0 0. 2Eu 0. 2Ber {2 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{0 9. {24} {{{13} {{14} {{14} {{17} k {{18} ning xonadagi issiqlik o'tkazuvchanligi bilan bir xona harorat o'tkazuvchanligi } RTda 12 0 0 ilmiy darajadir. Chen va boshqalar. tayyorlangan (y 0} {{46} 0}. 2U {46}}. 2Ber {52 {52 {52} {52} {52 {52} {52} {52} {52 {52} {52} {52} {52} {52} {52 {52} {52} {52} {52} {52}}} Kengaytirish koeffitsienti (8.54 ±} {{39} {{39} {{39} {{39} {{39} {{39} {42} k {43 }}}} va yaxshi fazali barqarorlik. Zhao va boshqalar. Tayyorlangan (ND0.2SM0.2EU02y02y0.2y0.2y0.2) 4al2o9 va materialning issiqlik xususiyatlari sinovdan o'tkazildi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, xona harorati materialning issiqlik o'tkazuvchanligi 1,50w {{64} {{{{{{{65 {{65 }}, yaxshi fazali barqarorlik bilan.
4.3 Yuqori entopiya zoronum / hofniy tuzlari
Li va boshqalar. tayyorlangan va o'rganilgan ({{{{{{{{{}}} 0 0 0 0. 2GD 0. 2GD 0 2 dr2o7 sopol materiallari Qattiq davlat reaktsion usuli. Issiqlik o'tkazuvchanligi 1 dan past edi. 0 · 1-1 · 1-1 · 1-k-1 da, materiallar sinnatilgan qarshilik va issiqlik barqarorligini sinovlarda yaxshi amalga oshirildi. (0}. 2GD 0. 2. {25 ü} {{25 ü} 0. 2YB {22}}. 2BB {32}} 2) 2HF2o7 kong va boshqalar sintez qilingan. 0 issiqlik o'tkazuvchanligi bor. 73-0. 93 W {1} ksmon va termal kengaytirish koeffitsienti (1 {{47 {49 {49 {49 {49}} - 6 İY - 111 0} 0 yszdan pastroq. Bu 13 0 darajasida 13 0 darajasida kuchli fazali barqarorlikni va "Al2o3" bilan yaxshi kimyoviy moslikni namoyish etadi. Zhao va boshqalar. tayyorlangan (Y 0. 25Y {75}} 0 0 0. 5HF {86}}. 5 ) 2o7, xona harorati 1,4 {{82} {{62} {{63} {{62} {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{0 2. {{{66 İ {67} Rtda 1200 darajaga qadar. Zhou va boshqalar. Tayyorlangan noyob Yerdagi eng yaxshi parcconate (LA0.2ND0.2EM0.200.2GD0,2) atmosfera plazma plazma plazmaidan foydalanish. Havoda 1100 daraja termal velosiped sinovida ushbu material a'lo darajada yaxshilanish va Lantanum tcirate qopqog'i bilan taqqoslaganda juda yaxshi chidamlilik va takomillashtirilgan issiqlikning kengayish koeffitsientini ko'rsatdi. Florite turi Kadrlar yuqori bo'lgan Yer yuqori entopi tsirkontate y2 (CE0.2SR0.2SN0.2SN0.2ti0.2) yuqori haroratning oshishi koeffitsientida va issiqlik o'tkazuvchanligi va pastakchilikning pastligi yaxshilandi. 1.27 MPA · M1 / 2. Xulosa qilib aytganda, eng yaxshi tsirkoatli kulolchilik yuqori haroratli fazali barqarorlik, sinxerning chidamliligi va issiqlik o'tkazuvchanligi yaxshi natijalarni ko'rsatdi, ammo ularning yoriqligi kam yaxshilanadi va yanada yaxshilanishga muhtoj.
4.4 Yuqori entopiya noyob Yer fosfat
(La {{{{{{{0} 0 0 0 0 0. 2. {21}}. 2Eu {2}}. Alumina bilan yaxshi kimyoviy moslik. Materialning termal kengaytirish koeffitsienti {{14} {{13} {{13} {{13} {{13} {{13} {{13} {{13} {{13} {{13} {{13} {{13} {{13} {{13} {{13} {{13} {{} {} {{13} {materialning issiqlik o'tkazuvchanligi nisbatan past edi. {17 İ} -1. Zhao (Tizhrf) P2O7 materialini ishlab chiqardi va tajribalar shuni ko'rsatdiki, ushbu materialning kam issiqlik o'tkazuvchanligi (0,78 w · 1-k - 1), shuningdek, yaxshi issiqlik barqarorligini namoyish etmoqda. Ueneasandan keyin 3 soat davomida 3 soat davomida, yuqori haroratlarda bir tsirkon pirfosmatli keramik materiallar issiqlik nuqsonlarini yaxshilamaydi.
4.5 Yuqori entopiya kam sonli silikat
Ren va boshqalar. tayyorlangan (y {{{{{{{0} 0 0 0 0. 25Y {}} {{}} {{}} {{}} {{}} {{}} {{}} {{}} 0 6-rasmda ko'rsatilganidek, 6-rasmda ko'rsatilgandek, 1 0 0 0 0 k. Chen va boshqalar. prepared (Yb0.25Y0.25Lu0.25Er{{30}}.25) 2SiO5 ceramic material using solid-state reaction method, and found that Material, termal kengayishning eng yaxshi barqarorlik va anisotropi namoyish etildi. Substratdagi materialning imtiyozli yo'nalishini boshqarish orqali qoplama va substrat o'rtasidagi nomuvofiqlikni samarali kamaytirish mumkin. Vang va boshqalar. tayyorlangan (y {{{4 {42}}}}}}}}}}}} {{44} 0 0 {{46} {{46} {{46} 0 2si2o7 sopamik materiallar. Sinokorlar jarayonida 1600 darajaga, {6}} h "ning izolatsiya vaqti doirasida g'alla o'zgarishlari deyarli yo'q edi, yaxshi haroratli fazali barqarorlikni ko'rsatdi. Eritilgan CHMS korroziyasida materiallar Cjm Coroziyaga yaxshi qarshilik ko'rsatdi. Dong va boshqalar. Tayyorlangan (Yb0.2y0.2y0.2.2) GD0.2) 2si2o7 sopolizatsiyasi, bu 1300 daraja, shu kabi CTE tarkibiga asoslangan kompozit materiallar va korroziya qarshiligi.
6-rasm, yHOYB Xona haroratidan 1473k gacha o'lchanadi
4.6 Yuqori entopiya noyob Yer oksidi
Yao va boshqalar. Yuqori entopi kontseptsiyasidan foydalangan holda ko'p komponent oksidi Okside oksidi va XyxybxtaxNBxxo2 materiallarini yaratdi. Fero elastikligi va fazaviy o'zgarishning kuchayishi mexanizmining kuchayishi tufayli yangi materialning sinishi (4.59 MPA {{{{{{{{{{{{{1 {1 {1 {{2 {{0} 0 0. Issiqlikni kengaytirish koeffitsienti 11,3 {{14} 0 0 0 0 0 0 0 0 0 darajadan yuqori darajadagi issiqlikning barqarorligini va qarshilik ko'rsatdi CHMS Coroziyasi 1600 daraja. Quyosh va boshqalar. Tayyorlangan (5re0.2) 2o3 (RE {{= Sm, EI, ER, LU, Y, Y, Y, Y, Y, Y, Y, Y, y, yb) va uning tegishli xususiyatlarini o'rganib chiqdi. Materialning CTE 40 va Al2o3 va uning issiqlik o'tkazuvchanligi (5.1 000 {{{{{{{{{32} {32}} dan ancha past bo'lsa, unda y2o3 va AL2O3 Cmasga qarshilik. Chen va boshqalar. Tayyorlangan (CE0.2Z0.2SN2.2ti0.2ti0.2) O2 Qattiq davlat mulozimining yuqori haroratli bir fazali tuzilishiga qaytariladigan qattiq holat reaktsiyasi orqali. Xona harorati 1,28w {{55} {{55} {55} {55} {75} Dudni va boshqalar. Doping eritadigan er osti er oksidlarini ularning xususiyatlari bo'yicha zr2 kulolchilikka ta'sirini tekshirdi. Modifikatsiyalangan yuqori entropiya kulolchilik termal velosiped sinovlarida yaxshi ijro etilgan, ySz qoplamalariga nisbatan (138 tsikl) sezilarli yaxshilanishni ko'rsatmoqda.
7-rasmda 8Sz qoplamalari va bir nechta yuqori magnityali keramik qoplama materiallarining ishlash parametrlari ko'rsatilgan. 7-rasmdan ko'rinib turibdiki, 8 yoshdan oshgani ayonki, yuqori entopiyadagi keramik materiallarning aksariyati eng yaxshi ish faoliyatiga ega bo'lib, yuqori enlopiya yuqori ko'rsatkichga ega, ammo past kamera aluminatlari bu borada kamchiliklar bor. 8burchakli er osti er oksidi, yam-yashil er oksidi, novaatlar ozgina farqni ko'rsatadi va yuqori enlopikalik fosfatlar va aluminatlar yomon harakat qiladi; Qo'rqinchli qattiqlik nuqtai nazaridan 8izzga yaqin.
7-rasm bir nechta yuqori magnity keramik materiallar xususiyatlarini taqqoslash
Bir nechta yuqori ilg'or keramik materiallarning afzalliklari va kamchiliklarini har tomonlama taqqoslash orqali, 8jz, yuqori enlopiyadagi keramik materiallar yuqori haroratli barqarorlik, sinxerga chidamlilik va ular ariza bilan tanishish mumkin bo'lgan ba'zi issiqlik xususiyatlari bilan taqqoslash Aviatsiya dvigatellari uchun issiq to'siq qoplamlarining talablari. Ammo ba'zi kamchiliklar, masalan, yuqori iloji boricha ko'proq kamchiliklar mavjud bo'lib, ular yuqori moddiy zichlik va yuqori narxga ega va termal to'siq qoplama materiallari uchun birinchi tanlov sifatida foydalanish mumkin emas; CTE yuqori entopiya aluminıltığı nisbatan yuqori va oz miqdordagi aralashmalar yuqori haroratlarda paydo bo'lishi mumkin; Kambag'al er osti erining mexanik xususiyatlari hali ham etarli emas va ularning sinishi qattiqligi yomon; KTE yuqori entopiyadagi kamchilik silikatlari nisbatan kichikdir; Oddiy erning erishi kam er-xotin fosfatining kimyoviy tarkibi smenasi va uning al2o3 bilan bog'langanligi yomon. Temir elastik to'lqinli qattiqlashgan bosqichli inshootni loyihalash orqali yorqin qattiqlik kambag'aldir. Xulosa qilib aytganda, eng kam enropogarlar va yuqori entopiyadagi kamchiliklar va yuqori entropiya Omsidlar kelajakda yangi TBC materiallarining tadqiqot joylari bo'ladi.