ТЕПЛОПРОВІДНІСТЬ СКЛАДНО-КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ ZRO2 ДЛЯ СТВОРЕННЯ НОВІТНІХ ТЕПЛОЗАХИСНИХ ПОКРИТТІВ
DOI:
https://doi.org/10.20535/iwccmm2025326603Ключові слова:
діоксид цирконію, оксиди РЗЕ, комплексна стабілізація, газотрубні двигуни, теплопровідністьАнотація
Для підвищення коефіцієнту корисної дії (ККД) сучасних газотурбінних двигунів необхідні новітні матеріали для керамічного шару термобар’єрних покриттів, оскільки стандартний матеріла керамічного шару ( ZrO2 – 6-8 мас. %) Y2O3 ) наближається до температурної межі експлуатації. Одна з основних вимог до матеріалів, що розробляють, – низька теплопровідність. Мета роботи - Визначення теплопровідності складно композиційних матеріалів на основі ZrO2, комплексно стабілізованого оксидами рідкісноземельних елементів ітрієвої підгрупи. Досліджено теплопровідність зразків складу M-ZrO2 (70-90 мас. %) - ВК (30-10 мас.%) в інтервалі 313-673 К. ВК – комплексний стабілізатор, що вміщує (мас.%): 13,3 Y2O3; 33.2 Dy2O3; 21.8 Er2O3; 12.5 Yb2O3; 1.22 Tb4O7; 8.9 Ho2O3; 1.86 Tm2O3; 0.57 Lu2O3; сумарний вміст інших оксидів – 6.65 (у тому числі Al2O3 – 3,2). Теплопровідність зразків визначено в інтервалі 313–673 К. Встановлено, що комплексна стабілізація ZrO2 оксидами рідкісноземельних елементів ітрієвої підгрупи сприяє зниженню теплопровідності на 34 % у порівнянні зі стандартним матеріалом.
Посилання
Kunal Mondal, Luis Nuñez, Calvin M. Downey, Isabella J. van Rooyen (2021). Recent advances in the thermal barrier coatings for extreme environments. Materials Science for Energy Technologies. 4, 208-210. https://doi.org/10.1016/j.mset.2021.06.006
M. Ramesh, et al., (2021). Microstructure and properties of YSZ-Al2O3 functional ceramic thermal barrier coatings for military applications. Bol. Soc. Esp. Cerám. Vidr.. https://doi.org/10.1016/j.bsecv.2021.06.004.
Dudnik E.V., Lakiza S.N., Hrechanyuk I.N., Ruban A.K., Redko V.P., Marek I.O., Shmibelsky V.B., Makudera A.A., Hrechanyuk N.I. (2020). Thermal barrier coatings based on ZrO2 solid solutions. Powder Metall. Met. Ceram., 59(3−4), 179−200. DOI: 10.1007/s11106-020-00151-8
Vaßen R., Ophelia Jarligo M., Steinke T., Em. Mack D., Stöver D. (2010). Overview on advanced thermal barrier coatings. Surf. Coat. Technol., 205, 938–942.
Zaoyu Shena, Zheng Liua, Rende Mu, Limin He, Guanxi Liu(2021). Y–Er–ZrO2 thermal barrier coatings by EB-PVD: Thermal conductivity, thermal shock life and failure mechanism. Applied Surface Science Advances., 3,. 100043. https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2020.100043.
Fenech J., Dalbin M., Barnabé A. et al. (2011). Sol–gel processing and characterization of (RE-Y)-zirconia powders for thermal barrier coatings. Powder Technology. 208(2), 480–487.
Sun L., Guo H., Peng H., Gong S., Xu H. (2013). Phase stability and thermal conductivity of ytterbia and yttria co-doped zirconia. Progress in Natural Science: Materials International. 23(4), 440–445.
