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郭芳威博士:新型层级结构高温/超高温陶瓷涂层粉体制备及其高温应用
2019年09月05日 发布 分类:行业要闻 点击量:123
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在先进航空发动机中,热障涂层技术被列为与高温结构材料、高效气冷并重的先进航空发动机涡轮叶片的3大关键技术。它利用耐高温和低导热的陶瓷材料与金属复合,可有效降低高温环境下金属的表面温度,从而大幅度延长金属部件的工作寿命。

热障涂层使用的陶瓷材料需要具有热膨胀系数与基体材料相匹配以及抗高温腐蚀、低热导率、相稳定等特点。目前,常用的热障涂层陶瓷材料主要有Al2O3SiO2ZrO2,其中ZrO2具有高熔点和低热导率,且热膨胀系数接近金属材料,被广泛用作热障涂层的陶瓷材料。

但是在高温下ZrO2具有同素异晶转变,相变使体积变化从而易使涂层开裂或剥落。为了抑制ZrO2在高温下的同素异晶转变,通常采用MgO、Y2O3等稳定剂实现ZrO2的部分稳定。不过近年来,稀土氧化物材料A2B2O7A=La、Nd、Sm、Gd、Dy、Er、Yb等稀土元素,B=Zr、Ce等)也开始获得关注——有数据表明,稀土氧化物材料在700℃~1200℃之间的导热系数为1.1~1.7 W·m-1·K-1,高温下的物相和化学组分更稳定,当作为填料时,不仅能有效提升热障涂层的耐温性能、比强度,而且热导率显著下降。

因此为了发掘这种大有前景的材料的更多潜力,许多科研机构开始对其进行了深入研究,上海交通大学正是其中之一。在9月18-20日于西安举办的“2019年全国氧化锆陶瓷制备与精细加工技术交流会”上,来自上海交通大学的郭芳威博士将发表题为《新型层级结构高温/超高温陶瓷涂层粉体制备及其高温应用》的报告。而报告的主角,正是由上交大的研发团队开发的新型热障涂层及其重要组成部分——静电微喷稀土氧化物微球

据介绍,这种稀土氧化物微球具有纳米/微米仿生多孔结构,不仅成分和微结构可调控,还具有稀土元素优点,彻底颠覆了核壳结构思路,突破了密度-功能线性相关的物理规律,具有极高的附加价值,目前已运用在CZ-F6箭体防热耐振涂层(航天八院合作)及核岛高压水管道绿色绝热保温涂层(中广核合作)中,并取得非常出色的效果。

须知,在我国热喷涂涂层有着巨大发展空间,但目前为止,喷涂粉末这一块的市场对进口的依赖极大,多达25亿/年而且还在持续增加。作为具备稀土资源优势的国家,在该领域我们无疑是具备发展优势的。如果您想对此做进一步的了解,就请千万不要错过这次氧化锆会议了,毕竟机不可失,时不待人!

关于报告人

郭芳威博士

郭芳威博士,副教授,毕业于曼彻斯特大学,从事飞行器表面热防护涂层和超高温结构陶瓷材料研究。主持国防和军工项目10余项,总经费近1000万元;参与国家自然科学基金和军工项目4项,总经费近1500万元。近五年在陶瓷领域国际知名期刊发表文章36篇(21篇SCI一区论文),包括Acta materialia, Scripta Materialia, Carbon, 美国陶瓷等,影响因子大于4.0的文章10篇,2次入选陶瓷领域权威期刊美国陶瓷协会会刊封面文章。以第一发明人获得授权中国/国际PCT专利10余项,主持编写我国航天防热涂层材料标准2份,相关研究成果经已在我国航空、航天和核能行业广泛应用,静电微喷陶瓷粉体技术被“中国核能行业协会”鉴定为:国际/国内首创。入选2018年晨星学者计划,入选2018年度舟山市人才计划,2018年中国高等学校十大科技进展提名。

粉体圈 作者:小榆


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