LaMeAl_(11)O_(19)/YSZ热障涂层热力学性能和热循环寿命

摘要

LaMeAl_(11)O_(19)陶瓷具有独特的晶体结构,优异的热力学性能,低热导率,高温相稳定性等特点,是一类非常有应用前景的热障涂层(TBC)材料。本研究通过大气等离子喷涂(APS)制备了LaMeAl_(11)O_(19)/YSZ(Me=Mg,Cu,Zn)双陶瓷层热障涂层。通过对涂层进行火焰热循环测试并结合扫描电子显微镜、X射线衍射仪等分析技术对涂层进行失效分析。结果表明,LaMgAl_(11)O_(19)(LMA)、LaZnAl_(11)O_(19)(LZA)和LaCuAl_(11)O_(19)(LCA)粉末在等离子喷涂过程中发生了分解,导致三种涂层中磁铅石相含量的差异,从而影响三种涂层的热循环寿命。由于LaMeAl_(11)O_(19)层与YSZ层的热膨胀系数不匹配以及非晶相重结晶产生的体积收缩,LaMeAl_(11)O_(19)层从YSZ层上剥落。YSZ层暴露在高温下,加速了烧结和TGO的生长,又促进了YSZ层剥落。低温下,LaMeAl_(11)O_(19)的热导率随着Me原子序数增加而降低;高温下,与LMA和LZA相比,LCA涂层红外发射率最高(0.88,600℃),削弱了光子传导对热导率的贡献,导致热导率降低,LCA在高温红外辐射涂层中具有潜在的应用价值。