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超音速喷涂新型热障涂层的性能

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一、新型低导热率热障涂层

为了改善热障涂层的耐热性,超音速喷涂必须降低热导率。热障涂层中的热传递主要包括电子传导、热辐射和晶格声子传导,从而减少声子平均自由程、声。亚速度或材料密度可以有效地减少晶格声子的传热。材料的固有缺陷和掺杂会显着增加外部缺陷散射,从而降低材料的导热性。

超音速火焰喷涂技术

1.改变涂层的化学成分

Z2O3掺杂ZrO2、各种镧系元素(包括La,Gd,Er,Nd,Dy和Yb)分别掺杂或共掺杂ZrO2、过渡金属元素(如Ni,Nb和Ta)和Hf掺杂ZrO2诱导晶格应变从而增加了晶格的非谐振动和声子散射,从而降低了材料的导热性。

2.改善涂层的晶体结构

烧绿石结构体系(A2B2X7)由于其近年来的低导热性而成为新型热障涂层中的热门研究课题。例如,与YSZ相比,稀土锆酸盐Ln2Zr2O7(Ln是稀土元素)烧绿石结构陶瓷涂层(例如Gd2Zr2O7,Sm2Zr2O7)具有更好的热性能和良好的机械性能。当镧系元素锆酸盐类似地构造时,它可以降低材料的导热性,因为它可以形成固溶体。 La2Hf2O7的导热率低于La2Zr2O7。另外,增加涂层的孔隙率也有助于降低涂层的导热性。

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