Kouch baryè tèmik mete yon "chalè-izolasyon blende" sou eleman metal yo.
Nan jaden yo nan motè aero ak turbin gaz, gen yon pouswit p'ap janm fini an: pi wo tanperati inlet turbine. Pou rezon sa a, syantis materyèl yo toujou ap eksplore fason pou amelyore -rezistans tanperati turbin yo, epi youn nan metòd ki pi efikas se mete "rad pwoteksyon"-konpozan turbin kouch yo ak kouch ki gen diferan fonksyon, kidonk reyalize pèfòmans sèvis amelyore, pi gwo fyab, ak lavi sèvis pi long.
Kouch baryè tèmik nan yon motè aéronautique (GP7200) ak mòfoloji kwa -nan yon sistèm kouch baryè tèmik tipik
Kounye a, kouch baryè tèmik yo te vin tounen yon teknoloji sipò kle pou kraze nan limit sèvis materyèl metal yo.
Kouch baryè tèmik (TBC) se yon kalite kouch posibilite ki konbine pèfòmans estriktirèl ak karakteristik fonksyonèl. Yo gen yon estrikti miltikouch tankou yon "sandwich," ki fòme ak yon kouch seramik izolasyon tèmik, yon rad kosyon metalik, ak yon substra superalloy. Pami sa yo, kouch tèt seramik la se kouch fonksyonèl nwayo kouch baryè tèmik la, ki pote dirèkteman chòk tèmik, ewozyon, ak korozyon chimik nan tanperati ki wo -. Seleksyon an nan materyèl ak konsepsyon estriktirèl nan kouch sa a dirèkteman detèmine efè a izolasyon tèmik ak lavi sèvis nan kouch la.
Estrikti kouch baryè tèmik
Zikonyòm-materyèl ki baze sou yo se materyèl pi pito pou kouch seramik nan wo -tanperati kouch baryè tèmik.
Paske zirkonyòm-materyèl ki baze sou yo gen ekselan pèfòmans izolasyon tèmik, segondè-rezistans oksidasyon tanperati, segondè-rezistans korozyon tanperati, ak relativman wo fòs, yo te vin materyèl la pi pito pou kouch seramik nan wo -tanperati baryè tèmik kouch.
Premye etap la nan devlopman zirkonyòm-ki baze sou baryè tèmik kouch te itilize dirèk nan oksid zirkonyòm (ZrO2) kòm materyèl kouch seramik. Faz rapid transfòmasyon nan ZrO2 pandan chofaj limite tanperati sèvis li yo, sa ki lakòz yon lavi sèvis relativman kout pou kouch baryè tèmik la. Dezyèm etap la te itilize nan 6 wt% ~ 8 wt% Y2O3 pasyèlman estabilize kouch seramik ZrO2 (YSZ). Dopaj ak oksid latè ra Y2O3 ogmante tanperati transfòmasyon faz ZrO2, amelyore estabilite faz tanperati ki wo nan sistèm seramik la, ak YSZ se toujou pi lajman itilize baryè tèmik kouch materyèl seramik atravè lemond.
Sepandan, kòm tanperati sèvis yo piti piti ogmante, sistèm YSZ la piti piti ekspoze limit li nan estabilite faz, rezistans sintering, ak pèfòmans tèmik fatig monte bisiklèt. Espesyalman nan anviwònman tanperati ki wo -pi wo pase 1200 degre, YSZ gen tandans fè transfòmasyon faz, ki mennen nan frajil estriktirèl ak echèk kouch. Pou rezoud pwoblèm sa yo, chèchè yo te kòmanse eksplore nouvo sistèm materyèl seramik.
Zikonyòm-poud ki baze sou: premye obstak pou "chalè-izolasyon zam" nan kouch baryè tèmik.
Nan aplikasyon pou kouch baryè tèmik, kouch prepare soti nan "poud nano zirkonyòm oksid ak kre esferik poud oksid zirkonyòm" montre pèfòmans plis ekselan pase kouch mikwostriktir tradisyonèl yo.
Akòz "mikwostrikti inik" yo, nanostructured kouch baryè tèmik anjeneral gen pi wo rezistans SINTERING ak pi bon tolerans souch, kidonk siyifikativman amelyore lavi sa a ki sèvis nan kouch la. Hollow esferik estriktire kouch baryè tèmik, paske nan "karakteristik pore" yo, ka efektivman redwi konduktiviti tèmik nan kouch la epi bay pi bon izolasyon tèmik, pandan y ap gen pi bon estabilite ak lòt karakteristik. Karakteristik yo nan poud oksid zirkonyòm inisyal la gen yon enfliyans desizif sou pèfòmans kouch. Se poutèt sa, optimize pwosesis poud ki egziste deja -fè pwosesis oswa eksplore plis ekselan yo, ak devlope nouvo kalite poud ak pi bon pèfòmans, se yon chemen kle nan amelyore pèfòmans nan kouch baryè tèmik ak satisfè kondisyon ki nan jaden avanse ak sofistike.
Metòd preparasyon pou poud yo itilize nan zirkonyòm-ki baze sou gwo-tanperati baryè tèmik kouch gen ladan depo vapè, metòd sèl fonn, metòd sol-jèl, metòd presipitasyon omojèn, metòd idrotèmal, metòd modèl, ak lòt moun. Nan mitan yo, patikilyèman remakab "metòd hydrothermal la", kòm yon metòd preparasyon chimik ak gwo potansyèl devlopman, montre avantaj eksepsyonèl nan prepare pi bon kalite / dope nano zirkonyòm oksid poud. Metòd modèl la ka jisteman kontwole dyamèt ak epesè miray la nan esfè kre pa chwazi ajan modèl nan diferan gwosè, epi li se yon mwayen efikas pou reyalize preparasyon kontwole nan estrikti kre esferik. Piroliz espre pi apwopriye pou pwodiksyon gwo -echèl, fòme estrikti esferik kre nan yon sèl etap atravè pwosesis atomizasyon, siye, ak piroliz nan yon likid precurseur-kontwole.
Konparezon prensipal teknoloji preparasyon pou materyèl poud ki baze sou zirkonyòm{0}
Entwodwi latè ra pou devlope nouvo kouch seramik baryè tèmik ki baze sou zirkonyòm-.
Sou yon bò, amelyore materyèl kouch baryè tèmik ki deja egziste pandan y ap dopaj ak plizyè oksid latè ra -ytterbium oksid, oksid scandium, gadolinyòm oksid, oksid seryòm- ka pwodui efè konplètman diferan.
Nan lòt men an, devlope nouvo zirkonyòm-poud konpoze ki baze sou (tankou sistèm konpoze nan oksid zirkonyòm ak sèl tè ra) te vin tou yon direksyon rechèch enpòtan.
Konpare ak YSZ, materyèl zirkonat latè ra (RE2Zr2O7) montre pi ba konduktiviti tèmik, pi wo estabilite faz, ak pi bon rezistans sintering, ki fè yo kandida debaz pou pwochen jenerasyon materyèl seramik TBC. Etid yo montre ke pwopriyete yo ekselan nan zirconate latè ra ka siyifikativman amelyore pèfòmans nan chòk tèmik ak lavi tèmik monte bisiklèt nan kouch. Pou egzanp, nan estrikti kouch doub -kouch La2Zr2O7 ak 8YSZ, materyèl La2Zr2O7 deyò a ka siyifikativman diminye konduktiviti tèmik ak ogmante kantite chòk tèmik ak lavi oksidasyon tèmik, ki demontre avantaj sinèrjetik nan "kondiktivite tèmik ki ba - estabilite segondè."
Anplis de sa, nan dènye ane yo, tantalat latè ra (RE2Ta2O7) ak niobat latè ra (RE2Nb2O7), kòm materyèl ki gen ultra-kondiktivite tèmik ki ba ak ekselan estabilite tèmik, yo te vin nouvo otspo rechèch. Akòz severite pòv yo, aplikasyon yo kòm materyèl kouch limite. Rechèch aktyèl la sitou konsantre sou reyalize konplemantè fonksyonèl nan materyèl atravè estrikti konpoze miltikouch oswa estrikti gradyan.