《Surface and Coatings Technology》：Suspension plasma sprayed yttria-stabilized zirconia coatings from a non-flammable solvent: A story of thermal cycling, erosion, and calcium-magnesium-alumino-silicate
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采用乙醇基悬浮液沉积的悬浮液等离子喷涂（SPS）氧化钇稳定氧化锆（YSZ）热障涂层（TBCs）通常具有柱状微观结构，可提供优异的应变容限和低热导率。然而，乙醇的易燃性带来了显著的安全和可扩展性挑战，促使人们寻找能够产生类似微观结构特征和性能的替代非易燃悬浮介质
采用乙醇基悬浮液沉积的悬浮液等离子喷涂（SPS）氧化钇稳定氧化锆（YSZ）热障涂层（TBCs）通常具有柱状微观结构，可提供优异的应变容限和低热导率。然而，乙醇的易燃性带来了显著的安全和可扩展性挑战，促使人们寻找能够产生类似微观结构特征和性能的替代非易燃悬浮介质。在本研究中，研究人员首次采用非易燃溶剂基YSZ悬浮液沉积柱状SPS YSZ涂层，并通过炉循环测试（FCT）、冲蚀和钙镁铝硅酸盐（CMAS）渗透实验研究了其作为TBCs的适用性。所得涂层微观结构呈现出发育良好的柱状形貌和断续的柱间孔隙，其热循环寿命比先前报道的通过悬浮液高速氧燃料喷涂制备的水基YSZ涂层微观结构延长了97.4%。在非易燃SPS涂层中，热循环期间的失效主要发生在热生长氧化物（TGO）/顶涂层界面处的分层，由TGO增厚和热膨胀失配应力驱动。由于断裂韧性较低，该涂层的冲蚀速率比先前报道的乙醇基SPS YSZ涂层高约七倍，材料去除主要由沿层间孔隙带的裂纹扩展主导。与水基SPS YSZ涂层相比，非易燃SPS涂层微观结构的CMAS渗透减少了45.3%，这归因于其不连续的柱间孔隙网络限制了连续渗透路径。这些发现证明了非易燃悬浮液作为悬浮液衍生YSZ TBCs的一种新颖且可行的途径的潜力。
论文解读：非易燃溶剂悬浮液等离子喷涂YSZ热障涂层的综合性能研究
热障涂层（TBCs）用于保护燃气轮机高温金属部件，氧化钇稳定氧化锆（YSZ）因低热导率、高温相稳定性和与基体匹配的热膨胀系数而成为主流材料。传统大气等离子喷涂（APS）和电子束物理气相沉积（EBPVD）工艺分别存在层状结构应变容限不足或成本高、沉积率低等局限。悬浮液等离子喷涂（SPS）利用亚微米/纳米颗粒悬浮液沉积柱状结构，成为兼具成本与性能的替代路线。然而，目前最常用的乙醇基悬浮液易燃易爆，在储存、运输和工业放大中面临严格管制，因此亟需开发能产生类似柱状结构且不可燃的悬浮介质。本研究首次采用非易燃溶剂基YSZ悬浮液（NFS YSZ）通过SPS制备柱状涂层，并系统评估其热循环、冲蚀和钙镁铝硅酸盐（CMAS）行为，以考察其作为TBCs的可行性。
相关论文发表在《Surface and Coatings Technology》上。研究人员通过优化等离子电弧电流等参数，成功获得了具有柱状微观结构的NFS YSZ涂层，并利用炉循环测试（FCT）、冲蚀测试和CMAS渗透实验，结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱分析（EDS）、拉曼光谱及力学性能测试，与文献中乙醇基和水基YSZ涂层进行了对比。结果表明，这种非易燃悬浮液能够形成与乙醇基体系相似的柱状结构，热循环寿命较水基高速氧燃料喷涂（SHVOF）涂层延长97.4%，CMAS
