Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt đến độ ổn định pha, vi cấu trúc và tính dẫn nhiệt của YSZ phun plasma
Tóm tắt
Nghiên cứu đã kiểm tra ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt kéo dài 50 giờ ở 1000°C, 1200°C và 1400°C lên các lớp phủ Y2O3-ZrO2 (YSZ) phun plasma với 7% khối lượng Y2O3. Những thay đổi về độ ổn định pha và vi cấu trúc được điều tra thông qua phương pháp nhiễu xạ tia X và kính hiển vi điện tử truyền qua. Sự thay đổi trong tính dẫn nhiệt của lớp phủ xảy ra trong quá trình xử lý nhiệt được giải thích dựa trên sự phát triển vi cấu trúc. Pha zirconia tứ phân ổn định trong trạng thái không cân bằng, với hàm lượng Y2O3 không cân bằng, đã là pha chiếm ưu thế trong lớp phủ chưa xử lý. Khi đun nóng đến 1000°C trong 50 giờ, nồng độ Y2O3 trong zirconia tứ phân bắt đầu giảm như dự đoán từ biểu đồ pha Y2O3-ZrO2. Pha c-ZrO2 được quan sát lần đầu tiên sau quá trình xử lý nhiệt 50 giờ ở 1200°C; zirconia đẳng hướng được quan sát sau quá trình xử lý nhiệt 50 giờ ở 1400°C. Phân tích TEM cho thấy sự đóng lại của các vi nứt trong lớp sau quá trình xử lý nhiệt 50 giờ/1000°C; tuy nhiên, hình thái lớp vẫn được duy trì. Sau quá trình xử lý nhiệt 50 giờ/1200°C, một sự thay đổi rõ rệt được ghi nhận ở các lỗ giữa các lớp; các hạt hình cầu thay thế cho các hạt dài, cột, với một số lớp còn lại được quan sát. Không có lớp nào được quan sát sau quá trình xử lý nhiệt 50 giờ/1400°C. Thay vào đó, vi cấu trúc tương đương khi nhìn từ cả mặt phẳng hay mặt cắt, cho thấy các hạt lớn với vùng zirconia đẳng hướng. Tính dẫn nhiệt tăng lên sau mỗi quá trình xử lý nhiệt. Người ta cho rằng sự thay đổi trong các vi nứt trong lớp và/hoặc các lỗ giữa các lớp chính là nguyên nhân gây ra sự gia tăng tính dẫn nhiệt sau quá trình xử lý nhiệt 1000°C và 1200°C. Sự gia tăng tính dẫn nhiệt xảy ra sau quá trình xử lý nhiệt 50 giờ/1400°C được cho là do sự hình thành m-ZrO2, có tính dẫn nhiệt cao hơn so với zirconia tứ phân hoặc lập phương.
Từ khóa
#Y2O3-ZrO2 #YSZ #phun plasma #xử lý nhiệt #độ ổn định pha #vi cấu trúc #tính dẫn nhiệtTài liệu tham khảo
R. A. MILLER, Surf. Coat. Tech. 30 (1987) 1.
L. LELAIT, S. ALPERINE, C. DIOT and M. MEVREL, Mat. Sci. Eng. A. A121 (1989) 475.
V. LANTERI, R. CHAIM and A. H. HEUER, J. Amer. Ceram. Soc. 69(10) (1986) C251.
J. ILAVSKY, J. WALLACE and J. K. STALICK, in Proceedings of the 1st International Thermal Spray Conference, May 2000, edited by C. C. Berndt (ASM International, Materials Park, OH) p. 1185.
R. MCPHERSON, Surf. Coat. Tech. 39/40 (1989) 173.
J. ILAVSKY, G. G. LONG, A. J. ALLEN and C. C. BERNDT, Mat. Sci. Eng. A. A272 (1999) 215.
S. RAGHAVAN, H. WANG, R. B. DINWIDDIE, W. D. PORTER and M. J. MAYO, Scripta Mater. 38(8) (1998) 1119.
R. DUTTON, R. WHEELER, K. S. RAVICHANDRAN and K. AN, J. Therm. Spray 9 (2000) 204.
R. B. DINWIDDIE, S. C. BEECHER, W. D. PORTER and B. A. NAGARAJ, in Proceedings of 41st Am. Soc. Mech. Eng. Int. Gas Turbine and Aeroengine, Birmingham, United Kingdom, June 1996.
A. MOGRO-CAMPERO, in “Thermal Conductivity 25,” edited by C. Uher and D. Morelli (Technomic Publishing, Lancaster, PA, 1999) p. 183.
H. E. EATON, J. R. LINSEY and R. B. DINWIDDIE, in “Thermal Conductivity 22,” edited by T. W. Tong (Technomic Publishing, Lancaster, PA, 1994) p. 289.
T. F. BERNECKI and D. R. MARRON, U.S. Patents Nos. 5,744,777 (1998) and 5,858,470 (1999).
K.MURALEEDHARAN, J. SUBRAHMANYAM and S. B. BHADURI, J. Amer. Ceram. Soc. 71(5) (1988) C226.
H. WANG, R. B. DINWIDDIE and P. A. GAAL, in “Thermal Conductivity 23,” edited by K. E Wilkes, R. B. Dinwiddie and R. S. Graves (Technomic Publishing, Lancaster, PA, 1996) p. 119.
L. M. CLARK I I I and R. E. TAYLOR, J. Appl. Phys. 46(2) (1975) 714.
A. H. HEUER, J. Amer. Ceram. Soc. 70(10) (1987) 689.
R. MCPHERSON, Thin Solid Films 112 (1984) 89.
I. SEVOSTIANOV and M. KACHANOV, Mat. Sci. Eng. A. 297 (1-2) (2001) 235.