High-entropy thermal barrier coating of rare-earth zirconate: A case study on (La0.2Nd0.2Sm0.2Eu0.2Gd0.2)2Zr2O7 prepared by atmospheric plasma spraying

热障涂层 材料科学 氧化钇稳定氧化锆 温度循环 涂层 复合材料 立方氧化锆 热膨胀 锆酸盐 大气压等离子体 热的 陶瓷 等离子体 热力学 物理 钛酸酯 量子力学
作者
Lin Zhou,Fēi Li,Jixuan Liu,Qing Hu,Weichao Bao,Yue Wu,Xia Cao,Fangfang Xu,Guojun Zhang
出处
期刊:Journal of The European Ceramic Society [Elsevier BV]
卷期号:40 (15): 5731-5739 被引量:127
标识
DOI:10.1016/j.jeurceramsoc.2020.07.061
摘要

We report a double-ceramic-layer (DCL) thermal barrier coating (TBC) with high-entropy rare-earth zirconate (HE-REZ) as the top layer and yttria stabilized zirconia (YSZ) as the inner layer sprayed on Ni-based superalloy by atmospheric plasma spraying. La2Zr2O7 (LZ) was selected as a reference for the HE-REZ. Thermal cycling test results demonstrate that the HE-REZ/YSZ DCL coating exhibited obviously improved thermal stability when compared to the LZ/YSZ DCL coating. The reasons for the improvement of the thermal shock resistance are considered to be the anti-sinterability of the HE-REZ ceramics during the thermal cycling test attributed to the sluggish diffusion effect and as well as the better match in the coefficient of thermal expansion of HE-REZ coating with the YSZ inner layer. In addition, the HE-REZ coating maintains fluorite structure after thermal cycling test. This study makes one step forward in the development and application of high-entropy rare-earth zirconate ceramic thermal barrier coatings.
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