经过多年的发展,EBC 涂层的材料体系大致经历了三个阶段:第一代,莫来石与氧化钇稳定氧化锆体系;第二代,钡锶铝硅酸盐体系;第三代,稀土硅酸盐体系。相匹配的涂层制备工艺也随之发展,相比化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、料浆涂敷法、溶胶-凝胶法等其他方法,等离子喷涂工艺是目前使用最广泛的涂层制备工艺,在制备涂层方面具有以下优点:(1) 等离子体火焰的温度高,适合喷涂高熔点的涂层材料;(2) 涂层的结构均匀、可控、工艺重复性好;(3)容易实现连续喷涂和喷涂不同组分材料,可制备结构和组成梯度的复合涂层;(4) 成膜效率高,适合制备厚涂层。
第三代稀土硅酸盐涂层体系中硅酸镱粉体具有较低的热膨胀系数、较好的高温热稳定性和化学稳定性,较低的SiO2 活度及优越的耐高温水氧腐蚀能力,能够承受高达1482 ℃的温度,并且在高温下和莫来石(或莫来石+BSAS)过渡层有很好的化学兼容性与热胀匹配性,是EBC 涂层常用的粉体之一。硅酸镱包括单硅酸镱(Yb2SiO5)和焦硅酸镱(Yb2Si2O7)。目前,制备硅酸镱粉体的方法主要有固相法和溶胶-凝胶法。固相法制备硅酸镱粉体在混磨料浆时容易产生沉降,影响了合成粉体的均匀性,煅烧温度高,提高了成本;溶胶-凝胶法则一般采用昂贵的金属醇盐作为原料,成本高、周期长、不环保、批量生产存在易燃易爆问题,这些问题大大限制了硅酸镱粉体的制备和应用。为解决上述问题,本文在较低的温度条件下采用水热法制备出超细、高纯、分散均匀、低热胀系数的适于等离子喷涂工艺的硅酸镱粉体,采用XRD、SEM 等表征手段,详细研究水热条件对硅酸镱粉体的微观形貌及晶相结构的影响,最终通过热胀系数和导热系数的测定对粉体的涂层性能进行验证。
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