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等离子喷涂YSZ热障涂层高温下吸收/散射系数实验测量取得新的研究进展
发稿时间:2017-09-11         作者:李勋峰,赵树男          来源:传热传质研究中心     【字号:

  热障涂层作为重要的热防护手段目前已被广泛用于涡轮发动机燃烧室内衬、涡轮静叶和动叶等部件表面。随着先进涡轮发动机效率的提升,涡轮进口燃气温度也随之增高,涡轮内叶片间的辐射传热特性变得更为重要,尤其对于带热障涂层的叶片,由于热障涂层在主要能量辐射波段内表现为具有容积辐射特性的半透明介质,其辐射特性更为复杂。因此,研究热障涂层在高温下的光谱发射、反射、吸收和散射特性对涡轮内部传热量的准确计算具有重要意义。 

  传热传质研究中心叶片测温技术研究团队对等离子喷涂氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)热障涂层在高温下的吸收和散射特性进行了实验测量研究。实验采用双基底法测量获得了厚度分别为6097209416891μmYSZ热障涂层在温度850~1150°C下的反射率和透射率,然后根据四热流模型求解获得YSZ陶瓷层在该温度范围内的吸收和散射系数。结果表明: 

  (1)YSZ涂层在波长1.4~2.4μm范围内属于半透明介质,在研究范围内,热障涂层反射率随厚度增大而上升,最高可达0.9以上,最小为0.5左右;相同厚度下反射率随着波长增加而降低,而温度对其影响较小,其透射率则随厚度增大而降低,最大为0.43左右; 

  (2)YSZ涂层吸收系数随波长增大而缓慢上升,YSZ涂层散射系数随波长增大而迅速降低,随温度的变化较小;YSZ涂层吸收系数在0.05-0.1cm-1之间,而散射系数在450-850cm-1之间,其具有低的吸收特性与高的散射特性,可将YSZ陶瓷层近似为非吸收的纯散射介质。 

YSZ涂层在不同温度下的吸收与散射系数

 
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