Influencia de los óxidos de iterbio y samario en la estructura y conductividad térmica de la cerámica de circonio

componentes de superaleaciones contra corrientes de gas caliente para mejorar temperatura de funcionamiento y mejorar el rendimiento de la turbina de gas motores1–3 Sin embargo, 6–8% en peso YSZ está limitado a aplicaciones

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por debajo de 1200C debido a su resistencia de sinterización y estructura de fase Estabilidad durante el servicio a largo plazo.4,5 Sistema TBC de YSZ

actualmente es capaz de reducir la temperatura del metal en aproximadamente

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140        C, mientras que los beneficios potenciales se estiman mayores

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de 170        C. 6Para aumentar aún más la eficiencia operativa

Se necesita urgentemente desarrollar una nueva barrera térmica. óxidos con una conductividad térmica significativamente menor que YSZ. Dos grupos importantes de materiales candidatos, uno basado en el co-dopaje de YSZ con uno o más óxidos metálicos y el otro en la cerámica de circonio de tierras raras, se han desarrollado para

se rige principalmente por la diferencia de tamaño iónico entre Ln y sitios Zr.10 La cerámica de circonio de tierras raras tiene un alto

puntos de fusión y someterse a una transición de orden-desorden en el calorEn g. Sin embargo, las temperaturas de transformación del orden-desorden

para la cerámica de circonio de tierras raras son bastante diferentes, como

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2300        C para Nd 2 Zr 2 O 7 , 2000        C para Sm 2 Zr 2 O 7 y 1530 para Gd 2 Zr 2 O 7 , respectivamente.11 Las conductividades térmicas de ceramica unitaria Ln 2 Zr 2 O 7 (Ln = La, Nd, Sm, Gd, Eu, etc.)

        −1        −1

ics varían de 1.1 a 2.0Wm        K        en cierta temperatura

rango, aunque existen discrepancias entre los diferentes estudios debido a la presencia de poros residuales significativos ity en los especímenes nominalmente densos y el uso de diferentes

Técnicas de medición. 9,10,12,13Se afirmó que el sub-

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C

1. Introducción

Barra térmica de zirconia estabilizada con itria (YSZ) de 6 a 8% en peso Recubrimientos Rier (TBC), que generalmente son producidos por plasma

fumigación o deposición física de vapor por haz de electrones, son

modernos motores de turbina de gas, que están destinados a funcionar a temperaturas tan altas como sea posible. 7–9

Los zirconatos de tierras raras con la fórmula general de

Ln 2 Zr 2 O 7 (Ln = elementos de tierras raras) tienen un valor claramente inferior conductividad térmica que 6–8% en peso de YSZ, y exhibe un

Dirección de correo electrónico: ouyangjh@hit.edu.cn (J.-H. Ouyang).

y propiedades termofísicas de circonato de iterbio-samario

sistema han sido reportados en la literatura. En este papel, los polvos cerámicos de circonato de iterbio-samario se sintetizaron

dimensionado por coprecipitación química y método de calcinación. Ellos

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fueron sinterizados sin presión a las 17.00        C en el aire. La estructura evolución tural y conductividad térmica de iterbio-samario Se analizaron las cerámicas de circonato.

2. Procedimiento experimental

Oxicloruro de circonio (Zibo Huantuo Chemical Co. Ltd., China; Analítico), óxido de samario y polvo de óxido de iterbio ders (Rare-Chem Hi-Tech Co., Ltd., Huizhou, China; pureza

≥99.99%) fueron elegidos como materiales de partida. Óxido de tierras raras

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los polvos fueron tratados térmicamente a 900C durante 2 h antes de seguir usando.

Polvos cerámicos de (Yb x Sm 1− x ) 2 Zr 2 O 7 ( x = 0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.0) fueron sintetizados por coprecipitación química y método de calcinación Para cada composición, la cantidad adecuada

La cantidad de óxidos de tierras raras se disolvió en ácido nítrico diluido.

200        C a presión atmosférica. Para mejorar la absorción y emisión del rayo láser, tanto la superficie delantera como la trasera de las muestras fueron recubiertas con una fina capa de coloidal grafito. Cada muestra se calentó en un horno de grafito y la temperatura se midió con un W – 3% Re / W – 25% Re par termoeléctrico. Cada muestra se midió tres veces a temperaturas seleccionadas Durante la medición, la superficie frontal de la muestra se irradió con rayo láser, que proporcionó

Un pulso instantáneo de energía. La energía del láser fue absorbida por la superficie frontal de la muestra y viajó a través del muestra. La temperatura en la superficie posterior de la muestra fue monitoreado inmediatamente usando un detector In-Sb. La termal la difusividad se calculó utilizando la temperatura de la superficie posterior vs . traza de tiempo La incertidumbre experimental se estimó en

Ser menos del 5%. Las capacidades de calor específicas se calcularon como una función de la temperatura de las composiciones químicas de

(Yb x Sm 1− x ) 2 Zr 2 O 7 cerámica con la regla de Neumann-Koppdieciséis y los datos de capacidad calorífica de los óxidos constituyentes (Yb 2 O 3 ,