YSZ复相陶瓷涂层,是热障涂层(TBCs)领域中的核心产品之一,以氧化钇稳定氧化锆(YSZ)为基体,通过引入单一或多种第二相组元改性制备而成,是典型的复合型陶瓷防护涂层体系。YSZ材料由二氧化锆(ZrO2)基体与稳定剂氧化钇(Y2O3)复合组成,适配热喷涂、电子束物理气相沉积(EB-PVD)等主流涂层制备工艺,可在高温熔融或半熔融状态下喷射沉积于构件基材表面形成致密的隔热防护涂层。
工业上常用的YSZ主要根据氧化钇掺杂比例分为两种主流体系,分别为5mol%氧化钇稳定的5YSZ与8mol%氧化钇稳定的8YSZ,其中8YSZ是目前航空、燃气轮机领域应用最广泛的热障涂层陶瓷材料。相较于普通YSZ材料,8YSZ相稳定性更优、隔热性能更强,室温至服役温度区间内热导率仅为1.0~1.5W/(m·K)。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年全球及中国YSZ复相陶瓷涂层行业研究及十五五规划分析报告》显示,YSZ复相陶瓷涂层具备超高熔点(约2700℃)、低热导率、优良高温相稳定性与隔热防护性能。YSZ复相陶瓷涂层可有效阻隔高温燃气热量传递,使金属基体表面温度降低100~300℃,大幅缓解热端部件高温温升问题;同时能够有效隔绝高温燃气中的氧气、硫化物等腐蚀性介质,阻止介质侵入基体引发氧化、热腐蚀失效,大幅提升高温构件的服役稳定性与使用寿命。
YSZ复相陶瓷涂层在高温热防护领域应用广泛,典型应用场景包括:航空发动机领域,用作涡轮叶片、导向叶片的热障防护涂层,是该类涂层最核心的应用领域;工业燃气轮机领域,为发电燃气轮机各类热端构件提供隔热、介质阻隔防护;汽车动力领域,用作低散热内燃机用热障涂层。
近年来,我国YSZ复相陶瓷涂层相关专利不断增多,主要有“一种高发射率YSZ/MoSi2复合陶瓷涂层及其制备方法”“一种超厚、强结合双陶瓷层热障涂层及其制备方法”“一种高抗热震拱形陶瓷涂层零件及其制备方法和航空发动机”等。在“一种超厚、强结合双陶瓷层热障涂层及其制备方法”专利中,该涂层由MCrAlY粘接层、YSZ陶瓷层底层和高熵稀土锆酸盐陶瓷层面层组成。
新思界
行业分析人士表示,传统YSZ涂层长期服役温度上限约为1200 ℃,超温后易出现相变与烧结劣化,无法满足下一代航空发动机高推重比、高涡轮前温度的使用要求。YSZ复相陶瓷涂层作为重要改进方向,致力于实现服役温度提升、寿命延长与多功能集成。航空航天装备升级产生的配套需求以及工业燃气轮机市场的不断扩张,一方面推动YSZ复相陶瓷涂层技术持续演进,另一方面也成为驱动其市场增长的核心动力。
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