钆-钪共掺杂YSZ材料的成分优化与高温相稳定性研究OA
热障涂层(TBC)是提升航空发动机及燃气轮机热端部件承温能力、保障其可靠性与长寿命的关键技术。传统YSZ TBC在1200℃以上易相变,导致涂层体积膨胀和剥落失效,严重制约了高推重比发动机的发展。针对这一关键瓶颈问题,本文创新性地设计了钆(Gd)-钪(Sc)共掺杂YSZ新体系材料(GSYSZ)。通过优化Gd^(3+)、Sc^(3+)的掺杂比例,调控了其晶格常数与四方度,显著地提升了GSYSZ材料在高温下的相稳定性。采用分子动力学模拟与试验相结合的方法,建立了不同掺杂比例与材料晶格常数及高温相稳定性的构效关系。结果表明,相比Gd^(3+)掺杂,高含量Sc^(3+)的掺杂能够有效抑制Y^(3+)向晶界扩散偏析,提升了GSYSZ四方相的稳定性。经1500℃热处理200 h后,4G6S2YSZ与4G8S1YSZ组分仍能保持单一四方相结构,展现出优异的长期高温相稳定性。为面向新一代高性能航空发动机迫切需求的耐高温、长寿命热障涂层材料的选取提供了重要的成分设计依据和理论基础。
李阳;祖佳豪;刘栋;罗文飞;高阳;钱斌;许珂圆;林沫彤;王玉;白宇
西安交通大学金属材料强度全国重点实验室,陕西西安710049西安交通大学金属材料强度全国重点实验室,陕西西安710049中国航发贵阳发动机设计研究所,贵州贵阳550081中国航发贵阳发动机设计研究所,贵州贵阳550081中国航发贵阳发动机设计研究所,贵州贵阳550081西安交通大学金属材料强度全国重点实验室,陕西西安710049西安交通大学金属材料强度全国重点实验室,陕西西安710049西安交通大学金属材料强度全国重点实验室,陕西西安710049西安交通大学金属材料强度全国重点实验室,陕西西安710049西安交通大学金属材料强度全国重点实验室,陕西西安710049
航空航天
热障涂层稀土离子分子动力学晶格常数物相稳定性
《航空科学技术》 2026 (3)
P.61-70,10
航空科学基金(2023Z046070001)。
评论