高温热障涂层陶瓷层材料研究进展

热障涂层具有良好的隔热效果和抗高温氧化性能,应用于燃气轮机可以显著提高高温部件的使用温度和寿命。先进航空发动机的发展对热障涂层陶瓷面层材料的防护效果和使用寿命提出了更高的要求。本文综述了掺杂改性氧化锆、烧绿石结构稀土锆酸盐、六铝酸镧、石榴石结构化合物、钙钛矿几种不同新型高温热障涂层的陶瓷材料的研究进展,并在此基础上对热障涂层的发展方向进行了展望。     

等离子喷涂Sm2Zr2O7热障涂层的高温时效行为以及有序-无序相变

烧绿石结构的稀土锆酸盐材料是新型热障涂层的潜在候选材料之一,能进一步提升涡轮发动机使用寿命和可靠性。通过大气等离子体喷涂技术制备了Sm2Zr2O7热障涂层,并对其显微结构和相组成进行表征。Sm2Zr2O7涂层表现出阴离子无序和阳离子有序的萤石相结构特征。经过高温热处理后,涂层结构的向有序方向转变。当热处理温度超过1200℃时,涂层转变为有序的烧绿石结构。热处理温度升高造成涂层中微裂纹的愈合,导致Sm2Zr2O7涂层典型的片层结构特征消失。     

热障涂层材料体系研究现状及展望

随着先进航空发动机推进引擎向着高推动力和长服役寿命的方向发展,如今传统的含有 6-8 wt % 的氧化钇稳定氧化锆 (6-8YSZ) 热障涂层材料体系,在服役温度 1200℃以上时,YSZ 陶瓷涂层会发生高温相变,产生涂层间的热应力,最终导致涂层剥落失效,因此新材料体系的引入和涂层结构的改进刻不容缓。本文介绍了传统 YSZ的发展历史并且阐述了掺杂稀土氧化物稳定氧化锆、钙钛矿结构和稀土锆酸盐 (A2 Zr2O7 ) 即烧绿石结构等陶瓷材料体系的研究进展和发展前景,并分析了新型氧化铪基体陶瓷热障涂层体系和高熵材料体系涂层研究现状和未来发展趋势,最后对新型热障涂层材料的问题和发展进行了总结和展望。     

氧化钆改性铈酸镧热障涂层材料设计 及涂层抗热震性能研究

La2Ce2O7(LC) 由于具有比 YSZ 更低的热导率、 更高的热膨胀系数和良好的高温相稳定性, 是一种极具前 景的热障涂层陶瓷材料。 但该材料热膨胀系数在 200~400℃温度区间存在异常下降现象, 从而引起涂层过早失效 的问题。 目前, 通过掺杂 Gd2O3 可有效解决 LC 低温段热膨胀系数下降的问题, 但是, Gd2O3 改性 La2Ce2O7 热障 涂层最优掺杂浓度及涂层性能还未见报道。 本文采用化学共沉淀法制备了三种不同浓度 Gd2O3 改性 La2Ce2O7 材 料 ((LaxGd1-x)2Ce2O7(x=0,0.1,0.2,0.3)), 研究了掺杂浓度对其热物理性能及相稳定性的影响, 采用等离子喷涂工艺 制备了(La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC)涂层, 研究了涂层的抗热震性能和涂层的失效机理。 研究结果表明： (La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC) 材料具有较低的热导率, 室温到 1400℃无相变, 并且经 1400℃长时间热处理无相变; 其制备的双陶瓷结 构 LGC/YSZ 热障涂层 1100℃热震次数可达到 109 次, 较未改性 LC/YSZ 热障涂层提升了大约 60%; 两种涂层的 失效模式相似, 均为陶瓷顶层烧结引起的片状剥落失效。     

稀土改性NiCoCrAlY层对YSZ和LZ/YSZ热障涂层高温性能的影响

以纳米结构的La_2O_3、ZrO_2、8YSZ粉体为原材料,利用纳米调控技术制备可用于等离子喷涂的粉体材料;利用等离子喷涂技术在304不锈钢基体上分别喷涂含未改性粘结打底层和改性粘结打底层的YSZ和LZ/YSZ两种结构的热障涂层。研究了热障涂层的结合强度和抗氧化行为,并分析稀土改性的粘结打底层对其组织结构的影响。根据涂层氧化不同时间后涂层的截面形貌图及能谱图分析其氧化后的组织结构,进而研究稀土改性粘结打底层对热生长氧化物(TGO)层的影响。结果表明:含改性粘结打底层的双陶瓷型热障涂层La_2Zr_2O_7+8YSZ+mNiCoCrAlY在800℃和900℃下均具有最低的氧化速率,氧化增重速率常数分别为0.04372mg~2·cm~(-4)·h~(-1)和0.12406mg~2·cm~(-4)·h~(-1),比含未改性粘结打底层的La_2Zr_2O_7+8YSZ+NiCoCrAlY涂层分别降低45%和36%,说明改性粘结打底层提高了热障涂层的抗氧化性能。     

多元稀土掺杂ZrO_2粉末制备与涂层性能研究

稀土掺杂氧化锆热障涂层广泛应用于燃气轮机和航空发动机中以满足其对使用性能和服役寿命的更高要求。本文利用稀土氧化物粉末和氧化锆粉末为原料,采用固相合成法制备了La_2O_3-Gd_2O_3-Yb_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2粉末,利用大气等离子喷涂制备LaGYYSZ涂层,利用场发射扫描电镜、X射线衍射和激光拉曼光谱研究了粉末及涂层微观形貌、相结构。结果表明,所制备的La GYYZ粉末基本呈规则实心球,且球形度良好,粒径均匀,其分布范围为30~90μm,且流动性较好,具有良好的高温相稳定性,满足大气等离子喷涂工艺的要求。粉末和涂层均呈四方相/立方相结构,涂层孔隙率13%。在相同测试条件下,LaGYYSZ涂层的隔热性能更优异,较8YSZ涂层提高了18%。     

高熵稀土盐类热障/环境障陶瓷涂层体系研究进展

高熵陶瓷是近年来新型陶瓷研究领域的一大热点，在航空工业领域有着巨大的发展和应用前景。基于高熵策略设计的高熵氧化物陶瓷涂层可以较好地解决当前热障/环境障涂层在高温下服役寿命、抗氧化性、抗CMAS(钙镁铝硅氧化物)腐蚀等关键性能不足的问题。综述了近几年不同体系的五元高熵稀土盐类材料在热障/环境障涂层领域作为候补材料的研究进展，总结了该类材料在结构、性能及主要应用领域方面的特点。最后展望了高熵稀土盐类陶瓷涂层的发展方向，为新材料体系的进一步研发和关键性能优化提供思路。     

Cl~-浓度对8%Y_2O_3-ZrO_2涂层腐蚀性影响

对氧化钇部分稳定氧化锆粉末(8%Y_2O_3-ZrO_2)制备过程中氯离子含量的变化加以研究,分析粉末中的杂质Cl~-离子含量对热障涂层的腐蚀黄斑的诱发和形成作用。实验采用等离子喷涂不同Cl~-含量的8%Y_2O_3-ZrO_2粉末,通过扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDS)分析涂层组织结构和成分分布,盐雾腐蚀试验分析Cl~-含量对热障涂层的腐蚀性。结果表明:Cl~-与低氧ZrO_2-n相形成不稳定的含水结晶体是8%Y_2O_3-ZrO_2涂层黄斑主要原因。     

新型热障涂层研究现状及发展趋势

新型热障陶瓷涂层分为以下几类:氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)热障涂层的掺杂改性涂层、钙钛矿结构ABO_3陶瓷涂层、焦绿石或萤石结构A_2B_2O_7陶瓷涂层、磁铁铅矿结构MMeAl_(11)O_(19)陶瓷涂层、钇铝石榴石(YAG)陶瓷涂层等。综述了各类涂层的研究现状,探讨了存在的问题及发展趋势。     

PS-PVD热障涂层抗沙尘冲刷行为研究

为提高PS-PVD热障涂层的抗沙尘冲刷性能,采用等离子喷涂-物理气相沉积技术(PS-PVD)在粘结层表面制备7YSZ热障涂层,在大气环境下进行了抗沙尘冲刷试验,研究了PS-PVD热障涂层的冲刷行为及失效机制。通过等离子喷涂技术(APS)在PS-PVD热障涂层表面制备了一层致密层状涂层,重点研究了致密层厚度对PSPVD热障涂层抗冲刷失效性能的影响。结果表明PS-PVD热障涂层冲刷过程经历了快速、中速、慢速冲刷三个阶段。随着致密层厚度的增加,对PS-PVD热障涂层抗冲刷性能的提升愈加明显。当致密层厚度为5μm时,对PS-PVD热障涂层抗冲刷性能无明显影响;当致密层厚度为10μm时,PS-PVD热障涂层抗冲刷性能提高了约30%;当致密层厚度为20μm时,PS-PVD热障涂层抗冲刷性能约提高了4倍。     

CaO-SiO_2-Na_2O-CaF_2-Al_2O_3-MgO保护渣系的Al_2O_3吸收速率和粘度

采用CaO -SiO2 -Na2 O -CaF2 -Al2 O3-MgO渣系 ,通过测定熔渣的粘度和Al2 O3吸收速率 ,研究连铸保护渣的Al2 O3吸收速率与粘度及化学成分之间的关系。在一定条件下 ,当CaO SiO2 为1 .2左右时 ,粘度达到最小值 ,Al2 O3吸收速率达到最大值 ,分别为 0 .1 0Pa·s、8.4 0 3× 1 0 - 4 kg·m- 2 ·s- 1 。随着渣中Na2 CO3含量、CaF2 含量和MgO含量的增加 ,粘度减小 ,Al2 O3吸收速率增大。随着渣中Al2 O3含量的增加 ,粘度增大 ,Al2 O3吸收速率减小。粘度为Al2 O3吸收速率的主要控制因素。随着熔渣粘度的增加 ,连铸保护渣的Al2 O3吸收速率逐渐减小。     

Biological activity and phosphorylation of 2'-azido-2'-deoxyuridine and 2'-azido-2'-deoxycytidine

2'-Azido-2'-deoxyuridine and 2'-azido-2'-deoxycytidine were evaluated for their inhibitory activity against ribonucleotide reductase and for subsequent cell growth inhibition. Their mono- and di-phosphates were synthesized and their inhibitory activities against the reductase were also determined in a permeabilized cell system, along with the two nucleosides. The results of the present study identify the first phosphorylation step involved in the conversion of the two azidonucleosides to the corresponding diphosphates to be rate-limiting in the overall activation.     

Thermodynamic study of BaCuO2 and BaCu2O2

The Gibbs energy changes for the syntheses of the interceramic compounds of BaCuO₂ and BaCu₂O₂ were investigated as a basic study in the Y-Ba-Cu-O system that includes a superconductor, YBa₂Cu₃O_6.5+x . For the compound BaCuO₂, thermogravimetry with CO₂-O₂-N₂ gas mixtures was employed, and equilibrium temperatures were determined at which CO₂ partial pressures in the gas mixtures were equilibrated with mixed powder of BaCuO₂, CuO, and BaCO₃. The Gibbs energy change for the reaction of BaCO₃ + CuO = BaCuO₂ + CO₂ was determined from the relation between CO₂ partial pressure and equilibrium temperature, taking into consideration the effect of CO₂ dissolution in BaCuO₂. For the study on BaCu₂O₂, electromotive force (emf) measurement using yttria-stabilized zirconia solid electrolyte was conducted. A technique using two cells was applied to the emf measurement for minimizing the effect of dispersion of oxygen from samples, and the Gibbs energy change for the reaction of BaCuO₂ + CuO = BaCu₂O₂ + 1/2O₂ was decided from the measured O₂ partial pressure.