高熵稀土锆酸盐陶瓷

低热导高韧性

一种单相高熵稀土锆酸盐热障涂层陶瓷，在保持高断裂韧性的同时实现低热导率，兼具优异的高温相稳定性和缓慢的晶粒生长。

Luo, Xuewei · 黄烁 · Ruiqi, Huang · 侯书恩 · 靳洪允

Journal of the European Ceramic Society 2023

参数信息

热膨胀系数

11.69 ×10⁻⁶ K⁻¹

热导率

1.07 W m⁻¹ K⁻¹

断裂韧性

1.84 MPa m¹ᐟ²

平均晶粒尺寸（初始）

0.95 µm

平均晶粒尺寸（1600 °C，10–30 h后）

1.47 µm

技术优势

高温相稳定

X射线衍射和拉曼光谱结果证实该焦绿石结构在高温下保持稳定，不会发生相变。

晶粒生长缓慢

在1600 °C下加热10–30小时后，平均晶粒尺寸仅从0.95 µm增加到1.47 µm，有助于保持隔热性能。

断裂韧性高

断裂韧性达到1.84 ± 0.03 MPa m¹ᐟ²，提高了热障涂层的抗裂纹扩展能力。

应用场景

• 航空发动机热端部件：用其低热导和高温相稳定性延长热端部件寿命，减少冷却气用量。
• 高温防护涂层：作为防护涂层可承受更高燃气温度，提高部件工作温度上限。
• 高超音速飞行器热防护：高热膨胀系数匹配基体，低热导率减少内部结构受热。
• 燃气轮机叶片：高断裂韧性和缓慢晶粒生长使叶片涂层在频繁热循环下不易剥落。