Die Vorteile von YSZ-Pulver 11-125 um für die Wärmedämmschicht von Triebwerksschaufeln
Wenn Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxidpulver (YSZ-Pulver, üblicherweise 8 % Y₂O₃-ZrO₂) in der Wärmedämmschicht (TBC) von Triebwerksschaufeln im Partikelgrößenbereich von 11–125 μm verwendet wird, bietet es die folgenden wesentlichen Vorteile:
1. Hervorragende Wärmeleitfähigkeit und Wärmedämmleistung
– Geringe Wärmeleitfähigkeit (2,2–2,9 W/m·K): Reduziert effektiv die Grundmetalltemperatur und verlängert die Lebensdauer der Klinge.
– Hoher Wärmeausdehnungskoeffizient (10-11×10⁻⁶/K): nahe am nickelbasierten Hochtemperaturlegierungssubstrat, wodurch die Grenzflächenspannung bei Temperaturwechselbeanspruchung reduziert wird.
2. Hochtemperatur-Phasenstabilität
– Tetragonale metastabile Phase (t‘-Phase): Langzeitstabilität bei 1200–1400 °C, wodurch Volumenausdehnung und Beschichtungsrissbildung durch Umwandlung in die monokline Phase (m-Phase) während des Abkühlens vermieden werden. 8 % Mol YSZ-Pulver ist in der Kohlenwasserstoffverbrennungsumgebung von Gasturbinentriebwerken chemisch inert.
– Yttrium-Dotierungseffekt: Y₂O₃ hemmt die Phasenumwandlung und verbessert die Zuverlässigkeit der Beschichtung im Hochtemperaturbetrieb.
3. Gute Thermoschockbeständigkeit
– Hohe Bruchzähigkeit: Absorbieren Sie Energie durch einen Phasenumwandlungs-Verfestigungsmechanismus (spannungsinduzierte t→m-Phasenumwandlung), um die Rissausbreitung zu verzögern.
– Optimiertes Partikelgrößendesign: 11–125 μm Pulver gleicht Beschichtungsdichte (reduzierte Porosität) und Dehnungstoleranz (geeignete Porosität zum Spannungsabbau) aus.
4. Hervorragende Sinterbeständigkeit und chemische Stabilität
– Sinterbeständigkeit bei hohen Temperaturen: Grobe Partikelgröße (125 μm) verringert die spezifische Oberfläche und verhindert die Aushärtung der Beschichtung, die durch übermäßiges Kornwachstum bei hohen Temperaturen (> 1200 °C) verursacht wird.
– Chemische Inertheit: widersteht CMAS (Calcium-Magnesium-Aluminium-Silikat)-Korrosion in Verbrennungsgasen und Erosion in oxidierenden Umgebungen.
5. Prozessanpassungsfähigkeit
– Geeignet für Plasmaspritzen (APS) oder Flammspritzen: Der Partikelgrößenbereich von 11–125 μm gewährleistet die Fließfähigkeit des Pulvers und bildet eine gleichmäßige Beschichtung (typische Dicke 100–500 μm).
– Hohe Abscheideleistung: Grobe Partikel reduzieren den Anteil ungeschmolzener Partikel beim Sprühen und verbessern die Haftfestigkeit der Beschichtung.
6. Verbesserte CMAS-Korrosionsbeständigkeit
– Große Partikelstruktur: Reduziert die Penetrationsrate der CMAS-Schmelze, und eine Dotierungsmodifikation (wie Al₂O₃/Ta₂O₅) kann die Korrosion weiter verzögern.
Yttriumstabilisiertes Zirkonoxid (11–125 μm) hat sich aufgrund seiner Hochtemperatur-Phasenstabilität, Wärmeisolierung, Thermoschockbeständigkeit und Prozessfreundlichkeit zum bevorzugten Material für die Wärmedämmung von Flugzeugtriebwerks- und Gasturbinenschaufeln entwickelt.
