第39卷第5期稀有金属材料与工程Vol.39,No.52010年5月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGMay2010Mo基体上锆酸镧热障涂层的研究王璟，白书欣，李顺，张长瑞(国防科技大学，湖南长沙410073)摘要：利用自行研制的La1.4Nd0.6Zr2O7（LNZ）喷涂粉末，采用大气等离子喷涂在Mo基体上制备LNZ热障涂层。测试粉末的各项热物理性能，考核涂层的抗热震性能和高温隔热性能，并与常规氧化钇稳定氧化锆（YSZ）涂层进行比较。结果表明，与YSZ相比，LNZ由于具有热膨胀系数小、导热系数低、烧结速率低等特点而更适合在Mo基体作为热障涂层使用。关键词：锆酸镧；Mo；大气等离子喷涂；热障涂层中图法分类号：TG174文献标识码：A文章编号：1002-185X(2010)05-0824-04随着航空发动机、燃气涡轮机向着高流量比、1实验高推重比、高进口温度方向发展，燃烧室温度也在不断提高，已接近2000℃，超出了多数高温合金的基体材料尺寸为Φ20mm×2mm的钼合金圆片。[1]工作范围。表面涂覆MoSi2涂层的难熔金属Mo是所用La1.4Nd0.6Zr2O7粉末系采用化学共沉淀法制备，解决这一问题的较优方案。但为保证飞行器内部仪造粒后粒度分布为75~150μm。YSZ喷涂粉末成分为器的正常使用，还必须装配导热系数极低的隔热材ZrO2-8%Y2O3，粒度分布为48~106μm。过渡层材料料，比如氧化铝隔热纤维毡、氧化硅气凝胶等，使为MoSi2粉末，造粒后粒度分布为75~150μm。仪器舱的温度降到器件能正常工作的范围，但目前粉末性能测试样品的制备：将粉末压成Φ10mm能承受温度在1430℃以上的隔热材料寥寥无几，如×5mm以及Φ10mm×2mm的圆柱体，分别在1400果要继续使用传统的隔热方式，可以借鉴发动机叶℃、空气气氛炉中保温3~9h。片上热障涂层（TBCs）的概念，在难熔金属与传统涂层样品的制备：大气等离子喷涂前，试样表面隔热材料之间再填充一层超高温热障涂层，使由燃进行喷砂处理，然后丙酮除油。采用DH-1080大气等烧室内或蒙皮外传导的热量通过热障涂层后温度降离子喷涂设备在试样表面分别喷涂70~100μm的粘结低至1300℃以下，从而满足常用隔热材料的使用温层和厚度为150μm的表层材料。等离子喷涂工艺参数度要求。列于表1。喷涂过程中采用压缩空气冷却基体。最经典的热障涂层材料是氧化钇稳定氧化锆采用JSM-5600扫描电镜（SEM）观察涂层表面（YSZ）。但在1170℃左右，二氧化锆会发生相变使和截面的组织形貌。利用排水法分别测出原始粉末的涂层产生裂纹，并且在1200℃以上会出现烧结，所密度和烧结块体的表观密度。粉末的热膨胀系数采用以研究能替代YSZ在更高温度下使用的热障涂层材表1热障涂层的喷涂工艺参数料是今后工作的重点，其中稀土锆酸盐具有熔点高、Table1ParametersofairplasmasprayingofTBCs抗烧结性能好、高温下相结构稳定等优点，并且热膨ParameterBondcoatingTopcoating胀系数低于YSZ而更接近于Mo基体[2,3]。因此，本工Current/A7080作针对应用于Mo基体上超高温热障涂层体系开展探Voltage/V400400Powderfeedinggas(Ar)/L·h-1250250索性研究。采用大气等离子喷涂在基体上制备MoPowderfeedingrate/g·min-113.513.5La1.4Nd0.6Zr2O7（LNZ）热障涂层，考核涂层的热震性Standoffdistance/mm120120能和高温隔热性能，并与常规YSZ涂层进行比较。Thickness/μm70~100150收稿日期：2009-05-19作者简介：王璟，女，1982年生，博士生，国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073，电话：0731-84573180，E-mail:jingwang@nudt.edu.cn第5期王璟等：Mo基体上锆酸镧热障涂层研究·825·耐驰公司的DIL-402PC热膨胀仪，测试温度范围为的计算公式（2）如下：20~1200℃，升温速率5℃/min。()()ΔLL00TT−ΔLLLL−α==2221（2）()TT12−粉末的比热容使用NETZSCHDSC204型DSC差TT21−LTT021()−热扫描量热仪测定，升温速率5℃/min。粉末块体在式中，L0为室温下样品初始长度，L1、L2分别为温度室温的热扩散系数采用HOLOMETRIXμ闪光仪T1和T2下样品的长度，ΔL1、Δ