[發(fā)明專利]一種Gd2O3-Yb2O3改性的La2Zr2O7-(Zr0.92Y0.08)O1.96復(fù)相熱障涂層材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110424800.2
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN103159480A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江闊;陳燕梅;劉松柏;蘇冰野;連曉雯;李媛;李耀飛
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/622
• 代理公司: 北京金恒聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11324
• 代理人: 李強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Gd₂O₃-Yb₂O₃改性的La₂Zr₂O₇-(Zr_0.92Y_0.08)O_1.96復(fù)相熱障涂層隔熱材料。

背景技術(shù)

伴隨航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機推重比的增加，渦前溫度進(jìn)一步提升，在設(shè)計上采用更為先進(jìn)的冷卻技術(shù)的同時，要求葉片表面要承受1200℃以上的高溫，已超出了目前高溫合金的使用溫度極限，因此發(fā)展高溫?zé)嵴贤繉邮潜厝坏内厔荨?/p>

根據(jù)熱障涂層的功能要求，作為熱障涂層隔熱材料，首先具有低的熱導(dǎo)率及耐腐蝕等特性，其次從涂層的服役環(huán)境來看，涂層材料也要有較高的抗熱沖擊損傷的特性，為提高這種特性，要求材料具有良好的抗高溫?zé)Y(jié)的能力及良好的相穩(wěn)定性和斷裂韌性等特性。

然而，傳統(tǒng)的熱障涂層材料3～4mol％Y₂O₃穩(wěn)定的ZrO₂(簡稱YSZ)雖然具有良好的斷裂韌性，較低的熱導(dǎo)率和耐腐蝕等優(yōu)點，但在高溫條件下相穩(wěn)定性下降及其所帶來的相變體積效應(yīng)和高溫易燒結(jié)等因素，只能在1200℃溫度以下使用；具有高溫?zé)o相變、能耐1400℃高溫?zé)Y(jié)和熱導(dǎo)率比YSZ低30％的燒綠石結(jié)構(gòu)La₂Zr₂O₇材料，雖能提高熱障涂層的使用溫度和隔熱效果，但由于該材料相對YSZ的韌性較差和熱膨脹系數(shù)較低，涂層在熱沖擊過程中易剝落。雖然通過稀土摻雜能進(jìn)一步降低La₂Zr₂O₇的熱導(dǎo)率，如(La_0.7Gd_0.3)₂Zr₂O₇比La₂Zr₂O₇的熱導(dǎo)率約低42％，但斷裂韌性并沒得到改善。

利用YSZ和La₂Zr₂O₇各自優(yōu)點進(jìn)行復(fù)合，復(fù)合后的材料或涂層的某些性能比復(fù)合前得到了明顯的改善。添加5mol％的YSZ能使La₂Zr₂O₇材料的斷裂韌性由1.4MPa·m^1/2提高至1.9MPa·m^1/2(與YSZ相當(dāng))；添加5mol％的La₂Zr₂O₇能使YSZ涂層1200℃時的熱導(dǎo)率由2.1W/mK降低到1.2W/mK，材料在1300℃燒結(jié)10小時后的相對密度下降11％。但當(dāng)La₂Zr₂O₇相含量超過1mol％時，材料中YSZ的相穩(wěn)定性下降，涂層的使用溫度及熱循環(huán)壽命受到很大的影響，尚不能滿足下一代燃?xì)鉁u輪發(fā)動機1200℃以上熱障涂層的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容