ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ С ПОВЫШЕННОЙ ТЕРМОСТОЙКОСТЬЮ

Полный текст:


Аннотация

В статье изложена оптимизация процессов получения максимального содержания тетрагональной фазы в исходном материале и в теплозащитных покрытиях на основе диоксида циркония и оксида гафния. Приведены результаты исследования фазового состава оксидной системы HfO2 – ZrO2 – Y2О3, которая представляет собой микроструктуру, похожую на диоксид циркония, трансформированную для использования при температуре 1300 °C, объяснен механизма влияния оксида гафния на формирование данной микроструктуры. Методика исследования основана на комплексных металлографических, рентгеноструктурных и электронно-микроскопических исследованиях структурных элементов композиционных плазменных покрытий системы HfO2 – ZrO2 – Y2О.

Для стабилизации диоксида циркония легирующий оксид должен не только иметь соответствующий размер иона металла, но и образовывать твердый раствор с диоксидом циркония. Это условие резко ограничивает число возможных стабилизаторов. Фактически такая стабилизация возможна только оксидами редкоземельных металлов (Y2O3, Yb2O3, CeO2, HfO2). Важное значение для получения качественных теплозащитных покрытий имеет химическая чистота применяемых материалов. Оксид гафния был выбран для использования в качестве порошка для теплозащитных покрытий вместо диоксида циркония ввиду их сходства в структурной модификации, решетке, химических и физических свойствах и его повышенной температуры структурных преобразований. Установлено, что плазменные теплозащитные покрытия HfO2 – ZrO2 – Y2О3 состоят из одной тетрагональной фазы. Эта фаза эквивалентна неравновесной тетрагональной t'-фазе в системе «диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия». Сходство Hf+4 и Zr+4 катионов приводит к образованию одинаковых метастабильных фаз при быстрой закалке.


Об авторах

О. Г. Девойно
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Доктор технических наук, профессор



В. В. Оковитый
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Аспирант



Список литературы

1. Теплозащитные покрытия на основе ZrO2 / А. Ф. Ильющенко [и др.]. – Минск : Ремика, 1998. – 128 с.

2. Khor, K. A. Properties of Plasma Spraed Functionally Graded YSZ / NiCoCr AlY Composite Coatings / K. A. Khor, Y. W. Gu, Z. L. Dong // Thermal Spray 2000: Surface Engineering via Applied Research: Proceedings of the 1st International Thermal Spray Conference. – Kobe (Japeny), 2000. – P. 1241–1248.

3. Porter, D. L. Mechanisms of Toughening Partially Stabilized Zirconia (PS2) / D. L. Porter, H. Heuer // Journal of the American Ceramic Society. – 2006. – Vol. 6, № 3. – P. 183–184.

4. Singheiser, L. The Performance of High Temperature Corrosion Resistant Coatings on Superalloyes Nuclear Extended Laboratory Tests / L. Singheiser // 1st Plasma Technic. Symposium Lucerne. – 1998. – Vol. 2. – P. 164–173.

5. Robert, M. Mikrostructural Evolution in Co-P37 and the Roomtemperature Instability of Tetragonal ZrO2 / M. Robert // The Amer. Ceram. Soc. – 1997. – Vol. 10, № 4. – P. 214–220.

6. Оковитый, В. А. Влияние технологических параметров керамического слоя теплозащитного покрытия на стойкость к термоциклированию / В. А. Оковитый // Порошковая металлургия : республиканский межведомственный сборник научных трудов. – Минск, 1998. – Вып. 21. – С. 101–105.

7. Оковитый, В. А. Разработка теплозащитных плазменных покрытий / В. А. Оковитый // Сварка и родственные технологии. – 2005. – Вып. 7. – С. 80–82.

8. Оковитый, В. А. Оптимизация процесса нанесения ZrO2 – Y2О3 / В. А. Оковитый // Порошковая металлургия : республиканский межведомственный сборник научных трудов. – Минск, 2007. – Вып. 30. – С. 245–249.

9. Математическая модель тепловых процессов, происходящих при формировании покрытий на основе ZrO2 / В. А. Оковитый [и др.] // Порошковая металлургия : республиканский межведомственный сборник научных трудов. – Минск, 2009. – Вып. 32. – С. 9–20.

10. Моделирование порообразования при формировании теплозащитных плазменных покрытий на основе диоксида циркония / В. А. Оковитый [и др.] // Порошковая металлургия : республиканский межведомственный сборник научных трудов. – Минск, 2011. – Вып. 34. – С. 36–40.

11. Создание градиентных плазменных покрытий на основе диоксида циркония, стабилизированного диоксидом иттербия / В. А. Оковитый [и др.] // Вестник БНТУ. – 2011. – № 6. – С. 5–9.

12. Формирование газотермических покрытий: теория и практика / А. Ф. Ильющенко [и др.]. – Минск : Беспринт, 2002. – 480 с.

13. Ильющенко, А. Ф. Плазменные покрытия на основе керамических материалов / А. Ф. Ильющенко, В. А. Оковитый, А. И. Шевцов. – Минск : Беспринт, 2006. – 316 с.

14. Padovan, J. Therinomechanical behaviour of plasma-sprayed HfO2 – Y2O3 coatings / J. Padovan // Ceram. Eng. And Sci. – 2007. – No 8. – P. 27–38.

15. Alperain, S. Microstructural Investigation of Plasma Sprayed Yttria Partially Stabilized Zirconia TBC / S. Alperain, L. Lelait // J. Eng. Gas Turbines Power. – 1994. – Vol. 116 №1. – P. 258-265

16. Alperain, S. TEM Investigations of High Toughness Non-Equilibrium Phases in the ZrO2 – Y2O3 System / S. Alperain, L. Lelait // Scripta Metallurgica et Materiala. – 1991. – Vol. 25 №8. – P. 1815–1820.

17. Lelait, L. Etude Microstructurale fine de Revetements Ceramiques de type Barriere Thermique; Incidence sur la Resistance Thermomecanique de Ces Revetements : PhD thesis / L. Lelait. - Universite d'Orsay, France, 2001.

18. Ibegazene, H. Yttria Stabilized Hafnia-Zirconia Thermal Barrier Coatings: influence of hafnia addition on TBC structure and high temperature behavior influence of hafnia addition on TBC structure and high temperature behavior / H. Ibegazene, S. Alperine, C. Diot // Journal of Materials Science. -1995. – Vol. 30 №4. – P. 938-951. Doi: 10.1007/BF01178428


Дополнительные файлы

Для цитирования: Девойно О.Г., Оковитый В.В. ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ С ПОВЫШЕННОЙ ТЕРМОСТОЙКОСТЬЮ. НАУКА и ТЕХНИКА. 2015;(1):35-39.

For citation: Devoino O.G., Okovity V.V. PLASMA THERMAL BARRIER COATINGS BASED ON ZIRCONIUM DIOXIDE WITH HIGH THERMAL STABILITY. Science & Technique. 2015;(1):35-39. (In Russ.)

Просмотров: 420

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)