基于分形方法的YSZ热障涂层有效热导率分析

• 作者: 丁坤英 李志远 王者 程涛涛
• 来源期刊: 中国表面工程
• 关键词: 大气等离子喷涂 陶瓷基热障涂层 ZrO2-8％Y2O3 分形方法 有效热导率
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 表面工程研究|Surface Engineering Research
• 页码范围: 104-110
• 页数: 7页
• 分类号: TG174
• 语种: 中文
• DOI: 10.11933/j.issn.1007-9289.20190909001

摘要

陶瓷基热障涂层具有优异的阻热性能、耐热腐蚀性能以及热稳定性能,在航空发动机热端部件中广泛使用.利用大气等离子喷涂方法制备ZrO2-8％Y2O3(YSZ)涂层,利用聚苯酯(PHB)调节涂层的孔隙形态和含量,利用扫描电镜(SEM)和图像软件分析涂层的截面形貌,计算了孔隙的分形维数,建立了基于分形维数的有效热导率计算方法,优化了热导率与涂层孔隙的定量关系.同时利用导热仪测量面层的热导率,对有效热导率计算结果进行验证.结果表明:YSZ粉末中混合聚苯酯粉末可增加涂层中的孔隙含量;当PHB的质量含量达到15％时,涂层孔隙率可增加至30％左右.较高的喷涂功率会形成扁平化的孔隙,孔隙分形维数的取值在1～2,并且孔隙越扁平取值越大.孔隙含量越大、形态越趋近于扁平化,涂层有效热导率越小.把孔隙的分形维数引入到有效热导率的计算中,使得计算结果更加趋近于实测结果.