论文部分内容阅读
随着航空发动机向高流量比、高推重比、高涡轮进口温度的方向发展,燃烧室中的燃气温度和压力不断在提高,目前使用的热障涂层材料YSZ越来越难满足要求,因此,研究热导率较低、高温相稳定的新型热障涂层陶瓷材料成为热点。目前,具有单一烧绿石结构的A2B2O7型稀土锆酸盐被认为是新型热障涂层的候选材料。本文以Sm2Zr2O7（SZO）陶瓷材料为研究对象,通过添加纳米Al2O3和A位掺杂La3+、Gd3+元素制备出SZO+Al2O3和（Sm0.5La0.4Gd0.1）2Zr2O7（SLGZO）两种新型SZO陶瓷材料。本文采用化学共沉淀法合成了SZO和SLGZO陶瓷粉体,并研究了两种粉体的煅烧工艺,这两种陶瓷粉体均具有单一的烧绿石结构;采用喷雾干燥法制备了SZO+纳米Al2O3复合团聚粉和SLGZO团聚粉,并对其进行高温热处理;采用感应等离子球化对SLGZO粉末进行球化,通过工艺优化,粉末回收率达到94.1%。所制备的粉末松装密度为3.25g/cm3、流动性为22s/50g,与球化前相比,分别提高了121.1%和60.7%。采用大气等离子喷涂方法制备了SZO、SZO+Al2O3和SLGZO涂层试样,当温度为800℃时,其热导率分别为0.69W/（m?k）、0.56W/（m?k）、0.74W/（m?k）,与SZO相比,添加纳米Al2O3粉末后涂层热导率下降了18.8%。采用大气等离子喷涂方法制备SZO/YSZ、SZO+Al2O3/YSZ和SLGZO/YSZ双陶瓷热障涂层,其涂层结合强度分别为37.9 MPa、24.5MPa、36.9MPa,孔隙率为13.2%、16.8%、14.5%。采用圆管法对SZO/YSZ、SZO+Al2O3/YSZ和SLGZO/YSZ热障涂层隔热性能进行测试,其隔热效果排序:SZO+Al2O3/YSZ>SZO/YSZ>SLGZO/YSZ。当冷气流量3m3/h,涂层厚度为0.1mm时,与SZO/YSZ涂层相比,添加纳米Al2O3后,隔热效果提升了31.1%,SLGZO隔热效果降低了9.7%。采用单面热冲击对SZO+Al2O3/YSZ、SLGZO/YSZ进行1300℃抗热冲击性能测试,涂层抗热冲击次数分别为103次和13次,均有待进一步提高。