As vantagens do pó YSZ 11-125um para o revestimento de barreira térmica de lâminas de motor
Quando o pó de zircónio estabilizado com ítrio (pó de YSZ, geralmente 8% Y₂O₃-ZrO₂) é utilizado no revestimento de barreira térmica (TBC) de lâminas de motor na gama de tamanhos de partículas de 11-125 μm, apresenta as seguintes vantagens significativas:
1. Excelente condutividade térmica e desempenho de isolamento térmico
– Baixa condutividade térmica (2,2-2,9 W/m·K): reduz eficazmente a temperatura do metal base e prolonga a vida útil da lâmina.
– Elevado coeficiente de expansão térmica (10-11×10⁻⁶/K): junto ao substrato de liga de alta temperatura à base de níquel, reduzindo o stress da interface sob ciclo térmico.
2. Estabilidade de fase a alta temperatura
– Fase metaestável tetragonal (fase t’): estabilidade a longo prazo a 1200-1400 °C, evitando a expansão de volume e fissuras no revestimento provocadas pela transformação em fase monoclínica (fase m) durante o arrefecimento. O pó de YSZ de 8% mol é quimicamente inerte no ambiente de combustão de hidrocarbonetos dos motores de turbina a gás.
– Efeito de dopagem do ítrio: o Y₂O₃ inibe a transformação de fase e melhora a fiabilidade do revestimento em serviço a alta temperatura.
3. Boa resistência ao choque térmico
– Elevada tenacidade à fratura: absorve energia através do mecanismo de tenacidade por transformação de fase (transformação de fase t→m induzida por tensão) para retardar a propagação de fissuras.
– Design otimizado do tamanho das partículas: o pó de 11-125 μm equilibra a densidade do revestimento (porosidade reduzida) e a tolerância à deformação (porosidade apropriada para aliviar a tensão).
4. Excelente resistência à sinterização e estabilidade química
– Resistência à sinterização a alta temperatura: o tamanho de partícula grosso (125 μm) reduz a área superficial específica e inibe o endurecimento do revestimento causado pelo crescimento excessivo de grãos a alta temperatura (> 1200 °C).
– Inércia química: resiste à corrosão do CMAS (silicato de cálcio, magnésio e alumínio) nos gases de combustão e à erosão em ambientes oxidantes.
5. Adaptabilidade do processo
– Adequado para pulverização de plasma (APS) ou pulverização de chama: a gama de tamanhos de partículas de 11-125 μm garante a fluidez do pó e forma um revestimento uniforme (espessura típica de 100-500 μm).
– Elevada eficiência de deposição: as partículas grossas reduzem a proporção de partículas não fundidas durante a pulverização e melhoram a resistência de ligação do revestimento.
6. Melhoria da resistência à corrosão do CMAS
– Estrutura de partículas grandes: reduz a taxa de penetração do fundido CMAS, e a modificação da dopagem (como Al₂O₃/Ta₂O₅) pode retardar ainda mais a corrosão.
A zircónia estabilizada com ítrio (11-125 μm) tornou-se o material preferido para o TBC de pás de motores de aeronaves e turbinas a gás devido à sua estabilidade de fase a alta temperatura, isolamento térmico, resistência ao choque térmico e facilidade de processamento.
