उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी थर्मल बैरियर कोटिंग सामग्री का विकास

उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी थर्मल बैरियर कोटिंग सामग्री का विकास की प्रवृत्ति

विमानन इंजन, गैस टर्बाइन, रॉकेट इंजन और हाइपरसोनिक विमानों में प्रदर्शन की बढ़ती मांग के साथ, उच्च तापमान प्रतिरोधी, उच्च इन्सुलेशन और लंबे जीवन के कोटिंग्स का विकास उच्च तापमान वाले थर्मल बैरियर के क्षेत्र में एक शोध हॉटस्पॉट बन गया है। कोटिंग्स। थर्मल बैरियर कोटिंग्स (टीबीसी) उच्च दबाव टरबाइन ब्लेड के लिए एक प्रमुख तकनीक है, जो उन्नत गैस टरबाइन इंजनों के कोर हॉट एंड घटक है। टीबीसी की सिरेमिक इन्सुलेशन परत सामग्री, जिसे विमानन इंजन और ग्राउंड गैस टर्बाइनों में सफलतापूर्वक लागू किया गया है, Yttria स्थिर Zirconia (YSZ) है। उच्च तापमान स्थिरता और थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन जैसी सीमाओं के कारण, YSZ अब विमान इंजन की अगली पीढ़ी की विकास आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। इसलिए, पिछले एक दशक में, घरेलू और विदेशी शोधकर्ताओं ने नए थर्मल बैरियर कोटिंग सिरेमिक सामग्री, तैयारी प्रक्रियाओं, प्रदर्शन लक्षण वर्णन और प्रदर्शन की भविष्यवाणी पर व्यापक और गहन शोध किया है।

थर्मल बैरियर कोटिंग एक सतह संरक्षण तकनीक है जिसे कम तापीय चालकता, संक्षारण प्रतिरोध, और कोटिंग्स के रूप में विमान इंजन टरबाइन ब्लेड की सतह पर अच्छी उच्च तापमान के चरण स्थिरता के साथ सिरेमिक सामग्री कोटिंग द्वारा विकसित किया गया है, ताकि थर्मल दक्षता और जोर में सुधार किया जा सके। वजन अनुपात के लिए। इसमें उच्च पिघलने बिंदु, कम तापीय चालकता, उच्च तापमान चरण संरचना स्थिरता और मजबूत रासायनिक स्थिरता की विशेषताएं हैं। चित्रा 1 में दिखाए गए पारंपरिक और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले थर्मल बैरियर कोटिंग सिस्टम में मुख्य रूप से सतह पर एक सिरेमिक परत, ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया और एक बॉन्डिंग लेयर द्वारा उत्पन्न एक थर्मल रूप से विकसित ऑक्साइड (टीजीओ) परत होती है।

Fig.1 थर्मल बैरियर कोटिंग संरचना का योजनाबद्ध आरेख

उच्च एन्ट्रापी थर्मल बैरियर कोटिंग सिरेमिक सामग्री मूल सामग्री संरचना पर आधारित होती है, जो विशेष परमाणु साइटों पर स्थानीय उच्च एन्ट्रापी डिजाइन की शुरुआत करती है, जो उच्च एन्ट्रापी डिजाइन के कारण सामग्री के कुछ गुणों में सुधार करती है और बेहतर थर्मल बैरियर कोटिंग उपयोग की आवश्यकताओं को पूरा करती है।

वर्तमान में, उच्च एन्ट्रापी थर्मल बैरियर कोटिंग सिरेमिक सामग्री में उच्च एन्ट्रापी डिजाइन के अधिकांश मुख्य रूप से दुर्लभ पृथ्वी तत्वों पर आधारित हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि लैंथेनाइड तत्वों में छोटे परमाणु आकार के अंतर और समान गुणों की विशेषताएं हैं, जो स्थिर एकल-चरण ठोस समाधान बनाने और सामग्रियों के व्यापक प्रदर्शन को विनियमित करने के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए अधिक अनुकूल हैं। उच्च एन्ट्रापी थर्मल बैरियर कोटिंग सिरेमिक सामग्री की थर्मल चालकता में कमी एक महत्वपूर्ण प्रवृत्ति है, और थर्मल विस्तार प्रदर्शन और फ्रैक्चर क्रूरता को भी कुछ हद तक नियंत्रित किया जा सकता है। अगली पीढ़ी के लिए वजन अनुपात और कम ईंधन की खपत अनुपात के लिए उच्च-प्रदर्शन विमानन इंजनों के विकास की जरूरतों को पूरा करने के लिए, नई पीढ़ी के थर्मल बैरियर कोटिंग सिरेमिक के लिए उम्मीदवार सामग्री की एक अंतहीन धारा है। उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी zirconates, उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी टैंटलेट्स, और उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड भविष्य के नए थर्मल बैरियर कोटिंग सिरेमिक परतों के लिए बड़ी क्षमता वाले कई प्रतिनिधि सामग्री हैं।

थर्मल बैरियर कोटिंग सिरेमिक लेयर सामग्री पर शोध मुख्य रूप से चार पहलुओं पर केंद्रित है: YSZ डोपिंग संशोधन, A2B2O7 प्रकार के यौगिक, पेरोव्साइट संरचना और उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक सामग्री।

(1) YSZ डोपिंग संशोधन

डोपिंग तत्व के प्रकार के अनुसार, इसे एकल तत्व और मल्टी-एलिमेंट डोपिंग में विभाजित किया जा सकता है, जैसा कि अंजीर 2 में दिखाया गया है। एकल तत्व डोपिंग को मुख्य रूप से दुर्लभ पृथ्वी तत्व आर (आर ला → लू, एससी, जीडी) डोपिंग द्वारा संशोधित किया गया है। । के रूप में sc 3+ से y 3+ से आयनिक त्रिज्या धीरे -धीरे बढ़ जाती है, स्थिरता में सुधार होता है; के रूप में y 3+ से ला 3+ आयनों की त्रिज्या में वृद्धि जारी है, स्थिरता कम हो जाती है। इसके अलावा, गैर दुर्लभ पृथ्वी तत्व जैसे कि अल, एचएफ, टीए, आदि का उपयोग संशोधन के लिए डोपिंग स्टेबलाइजर्स के रूप में भी किया जाता है।

मल्टी एलिमेंट सह डोपिंग सिरेमिक सामग्री के प्रदर्शन को बढ़ा सकती है, जैसे कि चरण स्थिरता और सिंटरिंग प्रतिरोध में सुधार, और थर्मल चालकता को कम करना। इसलिए, मल्टी एलिमेंट सह डोपिंग YSZ संशोधन अनुसंधान का ध्यान केंद्रित है। हालांकि, त्रिज्या का आकार, मूल्य सीमा, और डोपेड तत्व आयनों की सामग्री सभी का इस पर प्रभाव पड़ेगा, और सामग्री की सीमाओं के कारण, डोपिंग अपने व्यापक प्रदर्शन में सुधार करने में अपनी सीमा तक पहुंच रहा है।

(2) A2B2O7 यौगिक

A2B2O7 (A=दुर्लभ पृथ्वी तत्व जैसे कि La/nd/sm/gd/dy/er/yb, b=CE, Zr, आदि) टाइप ऑक्साइड में मजबूत गर्मी प्रतिरोध है, अच्छा उच्च- तापमान चरण स्थिरता, और ए, बी, और ओ प्रकारों की एक किस्म, थर्मल बैरियर कोटिंग्स के लिए कई विकल्प प्रदान करते हैं। तालिका 2 विभिन्न A2B2O7 संरचनाओं के तापीय चालकता और थर्मल विस्तार गुणांक को दर्शाता है। YSZ की तुलना में, यह थर्मल चालकता में महत्वपूर्ण कमी के कारण एक शोध हॉटस्पॉट बन गया है। हालांकि, इसका आवेदन थर्मल विस्तार गुणांक और खराब मिलान प्रदर्शन में छोटे परिवर्तन द्वारा सीमित है।

अंजीर

(३) पेरोव्साइट संरचना

Perovskite संरचित सामग्री ABO3 (A=la/ba/ca, b=sc, cr, आदि) प्रकार की संरचनाएं हैं, जिनमें उच्च तापमान और कम तापीय चालकता पर स्थिर प्रदर्शन जैसे उत्कृष्ट गुण होते हैं, उन्हें नए थर्मल बैरियर कोटिंग्स के लिए संभावित उम्मीदवार बनाना। ABO3 यौगिकों में, AO बॉन्ड BO बॉन्ड की तुलना में कमजोर है, और इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने के लिए A और B परमाणुओं की क्षमता के करीब है, सैद्धांतिक तापीय चालकता कम और क्षति के लिए बेहतर प्रतिरोध। एजाज एट अल। दिखाया गया है कि 1273 K पर, Cazro3 का थर्मल विस्तार गुणांक 12.4 × {{1 {0}}} k -1 है, जबकि YSZ का थर्मल विस्तार गुणांक 1 {{3 {32}}}}}}}}}}}}} है। } .2 × 10-6 k -1। Cazro3 में एक उच्च थर्मल विस्तार गुणांक, कम तापीय चालकता और बेहतर उच्च तापमान चरण स्थिरता है। मा बोले एट अल। मापा गया कि SRZRO3 की थर्मल चालकता धीरे -धीरे कम हो जाती है और इसकी थर्मल स्थिरता 100 h और 360 h के बीच 1600 डिग्री पर अच्छी होती है, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। इसके अलावा, दुर्लभ पृथ्वी तत्वों yb, y, आदि, एक समग्र पेरोवकाइट कोटिंग द्वारा। स्तंभ और झरझरा संरचना के साथ प्राप्त किया जा सकता है, जो माध्यमिक चरण गठन के कारण होने वाले उच्च थर्मल तनाव और तनाव का सामना कर सकता है, कोटिंग के थर्मल चक्र जीवन में काफी सुधार कर सकता है। मा एट अल। SR (ZR0.9Y0.05YB0.05) O2.95 प्राप्त करने के लिए SRZRO3 में YB2O3 और Y2O3 को SRZRO3 पूरे तापमान रेंज। कुल मिलाकर, ABO3 की थर्मल चालकता अपेक्षाकृत कम है, और डोपिंग के कारण होने वाले संरचनात्मक परिवर्तन भी तापीय चालकता को कम कर सकते हैं।

Fig.3 थर्मल चालकता और थर्मल डिफ्यूजन गुणांक गुणांक SRZRO3 कोटिंग के वक्रों को 1600 डिग्री पर विभिन्न गर्मी उपचार के समय के बाद

4) उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक सामग्री

उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक सामग्री एकल-चरण सिरेमिक सिस्टम हैं जो मल्टी प्रिंसिपल तत्व उच्च एन्ट्रापी मिश्र धातु द्वारा डिज़ाइन किए गए हैं। आमतौर पर, पांच या अधिक धातु आयनों को एक ही द्रव्यमान के साथ बहु-घटक ठोस समाधानों में संश्लेषित किया जाता है। इसकी संरचना संबंधी विशेषताओं के कारण, इस सामग्री के चार मुख्य प्रभाव हैं: थर्मोडायनामिक उच्च एन्ट्रापी, जाली विरूपण, विलंबित प्रसार, और प्रदर्शन "कॉकटेल", जो इसे अत्यधिक कठोर, कठिन और थर्मल चालकता में कम बनाता है, जिसमें आवेदन की एक विस्तृत श्रृंखला है। उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक सामग्री प्रणाली मुख्य रूप से दुर्लभ पृथ्वी तत्वों से बना है, जो उनके समान गुणों के कारण, स्थिर एकल-चरण ठोस समाधान बनाने और प्रदर्शन अनुकूलन की सुविधा के लिए आसान हैं। उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक सामग्री पर शोध मुख्य रूप से निम्नलिखित छह श्रेणियों पर केंद्रित है: दुर्लभ पृथ्वी टैंटलेट्स, सिलिकेट्स, एल्यूमिनेट्स, जिरकोनियम/हाफनियम ऑक्साइड, फॉस्फेट और ऑक्साइड। उनके प्रदर्शन मापदंडों की तुलना चित्र 4 में दिखाया गया है। तुलना से पता चलता है कि जिरकोनेट में सबसे अच्छा थर्मल चालकता है जबकि एलुमिनेट में सबसे खराब है; फ्रैक्चर क्रूरता के संदर्भ में, उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी आक्साइड के महत्वपूर्ण लाभ हैं। अधिकांश उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक सामग्री में कम तापीय चालकता, अच्छी उच्च तापमान चरण स्थिरता, और मजबूत सिंटरिंग प्रतिरोध होता है, लेकिन उनके संबंधित नुकसान को दूर करने के लिए अभी भी सुधार की आवश्यकता है।

Fig.4 कई उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक सामग्री के गुणों की तुलना

4.1 उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी टैंटलेट

टैंटलम/नीबेट में उच्च पिघलने बिंदु, फेरोलेस्टिक सख्त, आदि के फायदे हैं, इसलिए, उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी टैंटलम/नीबेट को एक अत्यधिक आशाजनक थर्मल बैरियर कोटिंग सामग्री के रूप में माना जाता है और शोधकर्ताओं से व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। वांग एट अल। तैयार उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी tantalate (y {{{0}}}। (5Re 0। (5Re {0}। 2) TAO4 की तापीय चालकता 1.2W · m · m -1 · k -1 है, जो कि तापमान सीमा में YSZ से कम है, और इसकी फ्रैक्चर क्रूरता से अधिक है। 8YSZ (3। 0 5 MPa · M1/2)। 12 0 {0 डिग्री पर, इसका थर्मल विस्तार गुणांक 1 0 है। 3 × 10-6 · k -1, और कोटिंग में अच्छी तनाव क्षमता होती है। झाओ एट अल। 1 0 के थर्मल विस्तार गुणांक के साथ ठोस-राज्य संश्लेषण विधि द्वारा तैयार उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी टैंटलेट तैयार किया गया }} डिग्री) और 1 0 तक की एक विकर्स कठोरता। {{4 {0}}}। 0}} डिग्री। झू एट अल। एक पांच तत्व उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी niobate (dy0.2y0.2HO0.2ER0.2YB0.2) 3nbo7 ठोस-राज्य प्रतिक्रिया के माध्यम से संश्लेषित किया गया। SEM परिणामों से पता चला कि 5Re3NBO7 एक एकल-चरण फ्लोराइट संरचना ठोस समाधान था, और पांच तत्वों को ठोस समाधान में समान रूप से वितरित किया गया था; 1200 डिग्री पर, सामग्री के थर्मल विस्तार गुणांक और कमरे के तापमान थर्मल चालकता को आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले YSZ कोटिंग्स की तुलना में बहुत सुधार किया गया है, जिसमें 2.13mpa · M1/2 की फ्रैक्चर क्रूरता और 9.51gpa की कठोरता है। वांग जून एट अल। संश्लेषित (y0.2dy0.2SM0.2YB0.2ER0.2) TAO4 उच्च तापमान वाले ठोस-राज्य प्रतिक्रिया विधि का उपयोग कर। परिणाम चित्र 5 में दिखाए गए हैं। (5Re0.2) TAO4 में कम तापीय चालकता (1.68 w · m · m -1 · k -1900} डिग्री) और उच्च थर्मल विस्तार गुणांक (10.0 × 10-6}} · K -1, 1200 डिग्री)। इसके अद्वितीय फेरोइलास्टिक सख्त प्रभाव के कारण, (5Re0.2) TAO4 में उच्च फ्रैक्चर क्रूरता (2.6 MPa · M1/2), कम लोचदार मापांक (80GPA) और भंगुरता सूचकांक (2.1μm -1/2) है, जो कर सकते हैं, जो कर सकते हैं थर्मल शॉक और थर्मल विस्तार बेमेल की घटना को बहुत कम करें। इन अध्ययनों से संकेत मिलता है कि उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी टैंटलेट/niobate एक अत्यधिक आशाजनक थर्मल बैरियर कोटिंग सामग्री है।

Fig.5 थर्मल चालकता और थर्मल विस्तार गुणांक (5Re 0। 2) TAO4

4.2 उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी एल्युमिनेट

उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी एल्यूमिनेट का डिजाइन कम सीटीई के नुकसान और सामग्री के उच्च तापीय चालकता के नुकसान में सुधार कर सकता है। झाओ एट अल। तैयार (y {{{0}}}। 2nd 0। 2 sm 0। , 9 के एक थर्मल विस्तार गुणांक के साथ। 0 2 × 10-6 · k -1 और एक कमरे का तापमान थर्मल चालकता 4.1w · m -1 · k {{18} { } rt पर 12 0 {0 डिग्री। चेन एट अल। तैयार (y 0। 2yb 0। 2lu 0। विस्तार गुणांक (8.54) 0.29) × 10-6 · k -1 (673-1273 k), एक कमरे का तापमान थर्मल चालकता 3.81W · m -1 K {43 {43 { }}, और अच्छा चरण स्थिरता। झाओ एट अल। तैयार (ND0.2SM0.2EU0.2Y0.2YB0.2) 4AL2O9, और सामग्री के थर्मल गुणों का परीक्षण किया गया। परिणामों से पता चला कि सामग्री की कमरे का तापमान तापीय चालकता 1.50w · m -1 · k -1300 ~ 1473k थी, और थर्मल विस्तार गुणांक 6.96 × × 10-6 · {{65 }}, अच्छे चरण स्थिरता के साथ।

4.3 उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी जिरकोनियम/हाफ़नियम लवण

ली एट अल। तैयार और अध्ययन किया गया (y {{{0}}}। 2nd 0। 2 sm 0। ठोस-राज्य प्रतिक्रिया विधि। थर्मल चालकता 1 से नीचे थी। 0 w · m -1 · k -1 300-1200 डिग्री पर, और सामग्री ने सिन्टरिंग प्रतिरोध और थर्मल स्थिरता के परीक्षणों में अच्छा प्रदर्शन किया। (Y 0। 2GD 0। 2Dy 0। 0 की एक थर्मल चालकता है। {73-0। · K - 111 0 {0} डिग्री) YSZ से कम। यह 13 0 0 डिग्री पर Al2O3 के साथ मजबूत चरण स्थिरता और अच्छी रासायनिक संगतता प्रदर्शित करता है। झाओ एट अल। तैयार (y 0। 25yb 0। 25er 0। ) 2O7, एक कमरे के तापमान के साथ 1.4 0 w · m -1 · k -1 और 9 का एक थर्मल विस्तार गुणांक। {{9 {92}}}}} 2 × 10-6 · k -1 rt पर 1200 डिग्री तक। झोउ एट अल। तैयार महान दुर्लभ पृथ्वी zirconate (LA0.2ND0.2SM0.2EU0.2GD0.2) 2ZR2O7 वायुमंडलीय प्लाज्मा छिड़काव विधि का उपयोग कर। हवा में 1100 डिग्री पर थर्मल साइक्लिंग परीक्षण में, इस सामग्री ने लैंथेनम जिरकोनेट कोटिंग की तुलना में उत्कृष्ट स्थायित्व और एक बेहतर थर्मल विस्तार गुणांक दिखाया। फ्लोराइट प्रकार दुर्लभ पृथ्वी उच्च एन्ट्रापी Zirconate Y2 (CE0.2ZR0.2HF0.2SN0.2TI0.2) 2O7 द्वारा तैयार किया गया था। उन्होंने उच्च तापमान चरण स्थिरता परीक्षण में अच्छा प्रदर्शन दिखाया, जिसमें बेहतर थर्मल विस्तार गुणांक और तापीय चालकता, और कम फ्रैक्चर की सख्ती 1.27 एमपीए · एम 1/2। सारांश में, उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी जिरकोनेट सिरेमिक ने उच्च-तापमान चरण स्थिरता, सिंटरिंग प्रतिरोध और थर्मल चालकता में उत्कृष्ट परिणाम दिखाए हैं, लेकिन उनकी फ्रैक्चर क्रूरता खराब है और इसे और सुधार की आवश्यकता है।

4.4 उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी फॉस्फेट

(La {{0}}}। 2Ce 0। 2nd 0। एल्यूमिना के साथ अच्छा रासायनिक संगतता। सामग्री के थर्मल विस्तार गुणांक को 8.9 × 10-6 · k -1 300-1000 डिग्री पर मापा गया था, और सामग्री की थर्मल चालकता भी 2.08 w · m {m पर अपेक्षाकृत कम थी। {17}} · k -1। Zhao डिज़ाइन (TizRHF) P2O7 सामग्री, और प्रयोगों से पता चला कि इस सामग्री में कम तापीय चालकता (0.78 W · M - 1 · K -1) है, जबकि अच्छी थर्मल स्थिरता का प्रदर्शन भी है। यह 3 घंटे के लिए 1550 डिग्री पर annealing के बाद विघटित नहीं होता है, उच्च तापमान पर एकल Zirconium pyrophosphate सिरेमिक सामग्री के थर्मल अपघटन के दोष में सुधार करता है।

4.5 उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी सिलिकेट

रेन एट अल। तैयार (y {{{0}}}}। 25ho 0। 25er 0। बढ़ते तापमान, धीरे -धीरे 1 0 0 0 k से ऊपर स्थिर हो रहा है, जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है। चेन एट अल। तैयार (yb 0। सामग्री ने थर्मल विस्तार के अच्छे चरण स्थिरता और अनिसोट्रॉपी का प्रदर्शन किया। सब्सट्रेट पर सामग्री के अधिमान्य अभिविन्यास को नियंत्रित करके, कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच बेमेल को प्रभावी रूप से कम किया जा सकता है। वांग एट अल। तैयार (y {{4 {0}}}। 25yb 0। 25er 0। 1600 डिग्री पर सिंटरिंग प्रक्रिया के दौरान, 5-15 h के इन्सुलेशन समय सीमा में लगभग कोई अनाज परिवर्तन नहीं हुआ था, जो अच्छा उच्च तापमान चरण स्थिरता दिखा रहा था। पिघले हुए सीएमएएस संक्षारण प्रक्रिया में, सामग्री ने सीएमएएस संक्षारण के लिए अच्छा प्रतिरोध प्रदर्शित किया। डोंग एट अल। तैयार (YB0.2Y0.2LU0.2SC0.2 GD0.2) 2SI2O7 सिरेमिक सामग्री, जिसमें 1300 डिग्री से नीचे अच्छा चरण स्थिरता है, SIC आधारित समग्र सामग्री के समान CTE, और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध।

Fig.6 YHOERYB का CTE कमरे के तापमान से 1473k तक मापा जाता है

4.6 उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड

याओ एट अल। उच्च एन्ट्रापी की अवधारणा का उपयोग करके एक बहु-घटक ऑक्साइड Zr 1-4 XYXYBXTAXNBXO2 सिरेमिक सामग्री को डिज़ाइन किया गया। इसकी फेरोलेस्टिकिटी और चरण परिवर्तन सख्त तंत्र के कारण, नई सामग्री की फ्रैक्चर क्रूरता को बढ़ाया गया था (4.59 एमपीए · एम 1/2), और इसकी थर्मल चालकता भी कम थी (1.37W · एम -1 · k {1 {1 {{2 {0}}}} (9 0 {0} डिग्री))। थर्मल विस्तार के गुणांक को बढ़ाया गया था 11.3 × 10-6 · k -1 (1 0 0} 0 डिग्री), और इसने उत्कृष्ट उच्च-तापमान थर्मल स्थिरता और प्रतिरोध का प्रदर्शन किया। 1600 डिग्री पर CMAS संक्षारण। सन एट अल। तैयार (5Re0.2) 2O3 (Re=SM, Eu, Er, Lu, Y, YB) और इसके संबंधित गुणों का अध्ययन किया। सामग्री का CTE Y2O3 और Al2O3 के करीब है, और इसकी थर्मल चालकता (5.1 w · m -1 · k -1) Y2O3 और Al2O3 की तुलना में बहुत कम है, और यह अच्छा है CMAS का प्रतिरोध। चेन एट अल। तैयार (CE0.2ZR0.2HF0.2SN0.2TI0.2) O2 ठोस-राज्य प्रतिक्रिया के माध्यम से, जो कम तापमान वाले गुणा से उच्च तापमान वाले एकल-चरण संरचना में एक प्रतिवर्ती संक्रमण प्रदर्शित करता है। कमरे का तापमान तापीय चालकता 1.28W · m -1 · k -1 है, जो कि 7ysz की तुलना में 50% कम है। डडनिक एट अल। उनके गुणों पर Zro2 आधारित सिरेमिक में कई दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड को डोपिंग के प्रभाव की जांच की। संशोधित उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक ने थर्मल साइकिलिंग परीक्षणों में अच्छा प्रदर्शन किया, जो वाईएसजेड कोटिंग्स (138 चक्र) की तुलना में महत्वपूर्ण सुधार दिखाते हुए।

चित्रा 7 8YSZ कोटिंग और कई उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक कोटिंग सामग्री के प्रदर्शन मापदंडों को सूचीबद्ध करता है। चित्रा 7 से, यह देखा जा सकता है कि 8ysz की तुलना में, उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक सामग्री के विशाल बहुमत में कम तापीय चालकता होती है, उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी जिरकोनेट्स सबसे अच्छा प्रदर्शन दिखाती है, जबकि उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी एल्यूमिनेट्स में इस संबंध में कमियां होती हैं; 8ysz के साथ तुलना में, उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड के सीटीई, उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी जिरकोनेट्स, और नीबेट्स बहुत कम अंतर दिखाते हैं, जबकि उच्च एन्ट्रापी फॉस्फेट और एल्युमिनेट्स खराब प्रदर्शन करते हैं; फ्रैक्चर क्रूरता के परिप्रेक्ष्य से, उच्च एन्ट्रापी टैंटलेट 8ysz के करीब है, जबकि उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड Zr 1-4 XYXYBXTAXNBXO2 8YSZ से काफी बेहतर है।

Fig.7 कई उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक सामग्री के गुणों की तुलना

कई उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक सामग्रियों के फायदों और नुकसान की व्यापक रूप से तुलना करके, यह देखा जा सकता है कि 8ysz के साथ तुलना में, उच्च एन्ट्रापी सिरेमिक सामग्री उच्च तापमान चरण स्थिरता, सिंटरिंग प्रतिरोध और कुछ थर्मल गुणों में महत्वपूर्ण लाभ प्रदर्शित करती है, जो आवेदन को पूरा कर सकती हैं। विमान इंजन के लिए थर्मल बैरियर कोटिंग्स की आवश्यकताएं। लेकिन कुछ कमियां भी हैं, जैसे कि उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी टैंटलेट, जिसमें एक उच्च सामग्री घनत्व और उच्च लागत है, और थर्मल बैरियर कोटिंग सामग्री के लिए पहली पसंद के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है; उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी एल्युमिनेट्स का सीटीई अपेक्षाकृत अधिक है, और उच्च मात्रा में अशुद्धियां उच्च तापमान पर दिखाई दे सकती हैं; उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी zirconates के यांत्रिक गुण अभी भी अपर्याप्त हैं, और उनकी फ्रैक्चर क्रूरता खराब है; उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी सिलिकेट्स का सीटीई अपेक्षाकृत छोटा है; उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी फॉस्फेट का पिघलने बिंदु इसकी रासायनिक संरचना बदलाव से बहुत प्रभावित होता है, और Al2O3 के साथ इसकी बाध्यकारी आत्मीयता खराब है। फ्रैक्चर क्रूरता खराब है, जिसे लोहे के लोचदार सख्त चरण के साथ एक संरचना को डिजाइन करके सुधार किया जा सकता है। सारांश में, उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी zirconates और उच्च एन्ट्रापी दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड भविष्य में नए टीबीसी सामग्री के अनुसंधान हॉटस्पॉट होंगे।