Gadolinium zirconateKo (Gd₂Zr₂O₇), e mohiotia ana ano ko te zirconate gadolinium, he onge-earth oxide ceramic te utu mo te iti rawa o te kawe waiariki me te tino pai o te waiariki. I roto i nga kupu ngawari, he "super-insulator" i nga wera nui - kaore te wera e rere ngawari. Ma tenei rawa e pai ana mo nga paninga arai waiariki (TBC), hei tiaki i nga waahanga miihini me te turbine mai i te wera nui. I te wa e pana ana te ao ki te ma, te kaha ake o te kaha, ko nga rauemi penei i te gadolinium zirconate kei te aro nui: ka awhina i nga miihini kia pai ake te rere me te pai ake, ka iti ake te wera me te tapahi i nga tukunga.
He aha te Gadolinium Zirconate?
Ko te tikanga matū, ko te gadolinium zirconate he uku hanga-pyrochlore: kei roto nga gadolinium (Gd) me te zirconium (Zr) cations kua whakaritea i roto i te kurupae toru-ahu me te hāora. He maha nga wa ka tuhia tona tauira Gd₂Zr₂O₇ (i etahi wa Gd₂O₃·ZrO₂ ranei). Ka taea e tenei karaihe ota (pyrochlore) te huri ki te hanganga fluorite ake i te tino werawera (~1530 °C). Ko te mea nui, kei ia wae tātai he watea hāora – he ngota hāora e ngaro ana – e kaha marara ana nga waea kawe wera. Ko taua quirk hangahanga tetahi take he iti ake te whakahaere a te gadolinium zirconate i te wera i te maha atu o nga uku.
Ko te Epomaterial me etahi atu kaiwhakarato e hanga ana i te paura Gd₂Zr₂O₇ tino parakore (he 99.9% parakore, CAS 11073-79-3) motuhake mo nga tono TBC. Hei tauira, ko te wharangi hua o te Epomaterial e whakaatu ana "Ko Gadolinium Zirconate he uku waikura me te iti o te waiariki" e whakamahia ana i roto i nga TBC rehu plasma. Ko enei whakaahuatanga e tohu ana ko tana ahuatanga iti-κ te mea nui o tona uara. (Ae, ko te raarangi a Epomaterial mo te paura "Zirconate Gadolinium (GZO)" e whakaatu ana he mea ma, he mea rehu waiariki-waikura.)
He aha te take o te kawe werawera iti?
Ko te kawe werawera (κ) ka ine i te rere o te wera i roto i tetahi rawa. Ko te κ o te gadolinium zirconate he iti rawa mo te karamiki, ina koa i te ahua o te miihini. Ko nga rangahau e whakaatu ana i nga uara i runga i te raupapa o te 1–2 W·m⁻¹·K⁻¹ i te takiwā o te 1000 °C. Mo te horopaki, ko te yttria-stabilized zirconia (YSZ) - te paerewa TBC tekau tau te pakeke - tata ki te 2-3 W·m⁻¹·K⁻¹ i ngā pāmahana rite. I roto i tetahi rangahau, Wu et al. i kitea ko te kawe o Gd₂Zr₂O₇ he ~1.6 W·m⁻¹·K⁻¹ i te 700 °C, ki te ~2.3 mo te YSZ i raro i nga tikanga ano. Ko tetahi atu ripoata e tuhi ana i te awhe 1.0–1.8 W·m⁻¹·K⁻¹ i te 1000 °C mō te gadolinium zirconate, “he iti ake i te YSZ”. I roto i nga tikanga whaitake, ko te tikanga he paparanga GdZr₂O₇ ka iti ake te wera ki roto i te paparanga YSZ rite ki te pāmahana teitei - he painga nui mo te whakamaarama.
Nga Painga Matua o Gadolinium Zirconate (Gd₂Zr₂O₇):
Te kawe waiariki ultra-iti: ~1–2 W/m·K i te 700–1000 °C, i raro iho i te YSZ.
Wāhanga pūmautanga teitei: Ka noho pūmau ki te ~1500 °C, kei runga rawa atu i te rohe ~1200 °C o YSZ.
Te roha waiariki teitei: Ka whakawhānui ake i te whakamahana i te YSZ, ka taea te whakaiti i nga taumahatanga i roto i nga paninga.
Te waikura me te aukati waikura: Ka hanga i nga wahanga waikura pumau; he pai ake te whakatete i nga putunga CMAS whakarewa ake i te YSZ (ka tauhohe nga zirconates onge-whenua ki nga putunga silicate me te hanga tioata whakamarumaru).
Paanga-a-taiao: Ma te whakapai ake i te pai o te miihini / turbine, ka awhina i te whakaiti i te kohi wahie me te tukunga.
Ko enei mea katoa e hono ana ki te kaha me te pumau. Na te mea he pai ake te whakamaarama a GdZr₂O₇, me iti ake te whakamahana o nga miihini ka kaha ake te oma, ka huri tika ki te pai ake me te iti o te whakamahi wahie. E ai ki te rangahau o te Whare Wananga o Virginia, he pai ake te pai o te TBC ko te tahu "he iti ake te wahie ki te whakaputa i te nui o te kaha, ka puta ... ka iti ake te tukunga hau kati kati". Hei poto, ka taea e te gadolinium zirconate te awhina i nga miihini kia pai ake te rere.
Te Waahanga Waahanga i roto i te Taipitopito
Hei whakautu i te patai matua “He aha te werawera o te gadolinium zirconate?”: He iti rawa mo te uku, tata ki te 1–2 W·m⁻¹·K⁻¹ i roto i te awhe 700–1000 °C. Kua whakapumautia tenei e nga rangahau maha. Wu et al. pūrongo ≈1.6 W/m·K i te 700 °C mō te Gd₂Zr₂O₇, engari i ine te YSZ ki te ≈2.3 i raro i ngā tikanga ōrite. Shen et al. tuhipoka “1.0–1.8 W/m·K i te 1000 °C”. He rereke, ko te kawe a YSZ i te 1000 °C ko te 2–3 W/m·K. I roto i nga tikanga o ia ra, whakaarohia kia rua nga taera whakamaarama i runga i te umu wera: ko te mea whai GdZr₂O₇ ka pupuri i te tuara kia makariri ake i te taera YSZ he rite te matotoru.
He aha te Gd₂Zr₂O₇ he iti rawa iho? Ko tana hanganga karaihe he aukati i te rere o te wera. Ko nga waatea o te hāora i roto i ia pūtau kōwae e titaritari ana i nga waea (kai kawe wera), a, na te taumaha o te ngota ngota o te gadolinium ka whakamakuku ano i nga wiri o te maaka. Ko te korero a tetahi puna korero, "ka piki te watea o te hāora i te marara o te waea me te whakaheke i te kawe wera". Ka whakamahi nga Kaihanga Kaihanga i tenei rawa: Epomaterial's catalog notes GdZr₂O₇ Kei te whakamahia i roto i nga paninga arai waiariki kua rehu plasma na te iti o te κ. Ko te tikanga, ka mau te wera i roto i tana hanganga moroiti, hei tiaki i te whakarewa o raro.
Nga paninga Arai Ngawha (TBC) me nga tono
Nga paninga arai werahe paparanga uku ki nga waahanga whakarewa e anga ana ki nga hau wera (penei i nga matatahi turbine). Ma te whakaata me te whakamaarama i te wera, ka tukuna e nga TBC nga miihini me nga turbine ki te mahi i nga pāmahana teitei kaore e rewa. Kua puta te Gadolinium zirconate hei areanga hou TBC rauemi, ki te whakakapi, ki te whakakapi ranei i te YSZ i roto i nga ahuatanga tino kino. Ko nga take matua ko tona pumau me te whakamaarama:
Mahinga tino-mahana:Ka tata te whakawhiti o te wahanga pyrochlore-ki-fluorite a Gd₂Zr₂O₇1530 °C, kei runga ake i te ~1200 °C o YSZ. Ko te tikanga ka mau tonu nga paninga GdZr₂O₇ ki nga wera wera o nga waahanga wera hiko hiko hou.
Ātete ki te waikura wera:Ko nga whakamatautau e whakaatu ana ko nga zirconates onge-whenua penei i te GdZr₂O₇ ka tauhohe ki nga otaota miihini rewa (e kiia ana ko CMAS: konupora-konupora-alumino-silicate) ki te hanga hiri tioata pumau, hei aukati i te kuhu hohonu. He mahi nui tenei mo nga miihini jet e rere ana i roto i te pungarehu puia, te onepu ranei.
Paparanga paparanga:He maha nga wa e hono ana nga miihini GdZr₂O₇ me YSZ i roto i nga paparanga paparanga maha. Hei tauira, ka taea e tetahi paparanga YSZ angiangi te aukati i te roha waiariki, ko te paparanga o runga o GdZr₂O₇ ka whakarato i te whakamaarama me te pumau. Ka taea e enei TBC "papa-rua" te whakamahi i te pai o nga rawa e rua.
Nga tono:Na enei ahuatanga, he pai a GdZr₂O₇ mo nga miihini whakatipuranga me nga waahanga aerospace. Ko nga kaihanga miihini jet me nga kaihoahoa roketi e aro nui ana ki a ia, na te mea ko te kaha ake o te pāmahana he pai ake te pana me te whai hua. I roto i nga kapohau hau mo nga tipu hiko (tae atu ki era e honoa ana ki nga puna hiko whakahou), ma te whakamahi i nga paninga GdZr₂O₇ ka taea te pehi atu i te mana mai i te wahie kotahi. Hei tauira, e kii ana a NASA ki te eke ki nga "mahana teitei ake e tika ana mo te kaha ake o nga miihini hiko hiko," kaore i te tika te YSZ, a kei te akohia nga rauemi penei i te gadolinium zirconate.
Ahakoa i tua atu i nga turbine, ka whai hua nga punaha e hiahia ana ki te whakamarumaru wera i nga wera nui. Kei roto i tenei ko nga waka rererangi hypersonic, nga miihini miihini tino mahi, tae atu ki nga kaikawe hiko hiko hiko o te ra ka kuhu te ra ki te wera nui. I ia take, he rite tonu te whainga:whakaweto i nga waahanga wera hei whakapai ake i te pai katoa. Ko te pai ake o te whakamahana he iti ake te whakamahana e hiahiatia ana, he iti ake nga radiators, he maama ake nga hoahoa, me te mea nui, he iti ake te wera o te wahie, he iti ake ranei te whakamahi i te hiko whakauru.
Te Rooputanga me te Pungao Pungao
Ko te hurihanga taiao ogadolinium zirconateka puta mai i tana mahi i rotote whakapai ake i te pai me te whakaiti i te para. Ma te tuku i nga miihini me nga kapohiko kia rere ake te wera me te kaha ake, ko nga paninga GdZr₂O₇ ka uru tika ki te mura o te wahie mo te whakaputanga kotahi. Ko te Whare Wananga o Virginia e whakaatu ana ko te whakapai ake i nga TBC ka arahi ki te "iti ake te wera o te wahie ki te whakaputa i te nui o te kaha, ka puta ... ka iti ake te tukunga hau kati kati". I roto i nga kupu ngawari ake, ko nga paheketanga katoa o te kakama ka taea te whakamaori ki nga taranata CO₂ kua penapena i roto i te oranga o te miihini.
Whakaarohia he waka rererangi: ki te 3–5% pai ake te whakahaere o ana turbine, he nui te penapena wahie (me te whakahekenga tuku) mo nga mano rererangi. Waihoki, ka whai hua nga tipu hiko - tae noa ki nga kare ahi maori - na te mea ka kaha ake te whakaputa hiko mai i ia mita pūtoru o te wahie. I te wa e whakakotahihia ana e nga matiti hiko nga mea whakahou me te taapiri hikohiko, na te mea he kapohau kaha-nui ka maeneene te tono teitei me te iti ake o te taapiri hinu.
I te taha o nga kaihoko, ko nga mea katoa ka roa te ora o te miihini, te whakaiti ranei i te tiaki, he paanga taiao ano. Ka taea e nga TBC mahi teitei te roa o te oranga o nga waahanga wera, te tikanga he iti ake nga whakakapinga me te iti ake o nga ururua ahumahi. A, mai i te tirohanga pumau, ko te GdZr₂O₇ ake he matū matū (kaore e ngawari te waikura, ka tuku kohu paitini ranei), me nga tikanga whakaputa o naianei ka taea te hangarua i nga paura uku kore whakamahia. (Ae ra, he whenua onge te gadolinium, no reira he mea nui te mahi rapu me te hangarua. Engari he pono tenei mo nga rawa hangarau teitei katoa, a he maha nga umanga kei a raatau nga mana whakahaere mo nga whenua onge.)
Nga tono i roto i nga Hangarau Kakariki
Nga Miihini Rererangi me te Rererangi Whakatupuranga:Ko nga miihini jet o naianei me nga mea kei te heke mai e whai ana kia piki ake te wera wera hei whakapai ake i nga owehenga pana-ki-taimaha me te ohanga wahie. Ko te tino pumau me te iti κ o GdZr₂O₇ e tautoko tika ana i tenei whainga. Hei tauira, ka taea e nga jet hoia matatau me nga waka rererangi teitei hokohoko te kite i nga hua mahi mai i nga GdZr₂O₇ TBC.
Ahumahi me te hiko hiko hiko:Ka whakamahia e nga taputapu nga miihini hau nui mo te hiko teitei me nga tipu-huringa whakakotahi. Ko nga whakakikorua GdZr₂O₇ ka taea e enei turbine te tango atu i te kaha mai i ia urunga wahie, ko te tikanga he maha ake nga megawatts he rite te wahie, he megawatt ano he iti ake te wahie. Ka awhina tenei pikinga pai ki te whakaiti i te CO₂ ia MWh o te hiko.
Aerospace (Aorangi me nga Waka Whakahou):Ko nga waka mokowhiti me nga takirirangi ka pa ki te urunga mai ano me te whakarewa i te wera. Ahakoa karekau te GdZr₂O₇ e whakamahia ki runga i enei papanga katoa, ka akohia kia whakamahia ki nga whakakikorua waka hypersonic me nga puha miihini mo nga waahanga tino werawera. Ka taea e nga whakapainga katoa te whakaiti i nga hiahia whakamatao, te ahotea rawa ranei.
Pūnaha Pungao Kākāriki:I roto i nga tipu hiko waiariki, ka aro nga whakaata i te ra ki runga i nga kaikawe ka eke ki te 1000+ °C. Ko te whakakikorua i enei kaikawe ki nga karamu iti-κ penei i te GdZr₂O₇ ka pai ake te whakamaarama, ka pai ake te huri o te ra-ki-hiko. Ano hoki, ka whai hua nga kaihanga hiko hiko (e huri tika ana te wera ki te hiko) mena ka wera ake te taha wera.
I enei take katoa, ko tepānga taiaoka puta mai i te iti o te kaha (te wahie, te whakauru hiko ranei) mo te mahi kotahi. Ko te kaha ake o te kakama i nga wa katoa ka iti ake te wera para me te iti ake o nga tukunga mo te whakaputanga. E ai ki tetahi kaiputaiao rauemi, ko nga taonga TBC pai ake penei i te gadolinium zirconate he mea matua ki te "pungao ukauka ake ake" ma te whakaahei i nga turbine me nga miihini kia pai ake te oma, kia roa ake, kia pai ake te mahi.
Nga Tohu Hangarau
He ahurei te whakakotahitanga o nga taonga a Gadolinium zirconate. Hei whakarāpopoto i ētahi meka tino rongonui:
κ iti, ira whakarewa teitei:Ko tona ira whakarewa he ~2570 °C, engari ko tona paanga whaihua e whakawhäitihia ana e te wähanga pumau (~1500 °C). Ahakoa i raro iho i te rewanga, ka noho tonu he insulator tino pai.
Hanganga tioata:He apyrochlorereanga (roopu mokowhiti Fd3m) ka rirofluorite hēi te pāmahana teitei. Ko tenei whakawhitinga whakahau-ki-whakarereke karekau e whakaheke i te mahi tae noa ki runga ake i te ~1200–1500 °C.
Roha wera:Ko te GdZr₂O₇ he whakarea roha waiariki teitei ake i te YSZ. Ka whai hua tenei ma te pai ake o nga taputapu whakarewa me te whakaiti i te tupono ka pakaru i te whakamahana.
Āhuatanga pūkaha:I te mea he uku pakarukaru, ehara i te mea tino uaua – no reira ka whakakotahihia e nga paninga (hei tauira, te paparanga angiangi GdZr₂O₇ i runga i te paparanga turanga pakari ake).
Hangahanga:GdZr₂O₇ Ka taea te whakamahi i nga TBC ma nga tikanga paerewa (te rehu plasma hau, te rehu plasma whakatara, EB-PVD). Ko nga kaiwhakarato penei i te Epomaterial e tuku ana i te paura GdZr₂O₇ i hangaia mo te rehu plasma.
Ko enei korero hangarau e taurite ana ma te urunga: ahakoa ko te gadolinium me te zirconium he huānga "whenua onge", ko te waikura ka puta he matū matū me te haumaru ki te whakahaere i roto i nga mahi ahumahi. (Kia tupato tonu kia kore e pangia nga paura pai, engari ko te Gd₂Zr₂O₇ he mea morearea ake i era atu oro waikura.)
Whakamutunga
Zirconate gadoliniumKo te (Gd₂Zr₂O₇) he rauemi uku teitei e whakakotahi anate mauroa teiteimetino iti te kawe waiariki. Ko enei huanga he mea pai mo nga paninga arai waiariki matatau i roto i te aerospace, te whakaputa hiko, me etahi atu tono wera nui. Ma te whakaahei i nga pāmahana whakahaere teitei ake me te pai ake o te miihini, ko te gadolinium zirconate e whai waahi tika ana ki te penapena hiko me te whakahekenga tuku - nga whaainga kei te ngakau o te hangarau tauwhiro. I roto i te puku mo nga miihini kaakaariki me nga kapohau, he tino mahi nga rauemi penei i te GdZr₂O₇: ka taea e tatou te pana i nga rohe mahi i te wa e whakapai ana i o tatou tapuwae taiao.
Mo nga miihini me nga kaiputaiao rawa, he pai te maataki i te gadolinium zirconate. Ko te kawe i te waiariki (tata ki te 1–2 W/m·K i ~1000 °C) kei roto i nga mea iti rawa mo tetahi uku, engari ka taea e ia te tu atu ki te tino wera o nga kapohau o muri mai. Kaituku (tae atu ki nga Epomaterial'sgadolinium zirconate (GZO) 99.9%hua) kei te whakarato i tenei rauemi mo nga paninga rehu waiariki, e tohu ana i te tipu haere o te whakamahi ahumahi. I te pikinga o te hiahia mo nga punaha rererangi me nga punaha hiko, ko te toenga ahurei o te gadolinium zirconate o nga taonga - te whakamau wera i te wa e mau tonu ana - ko te mea e hiahiatia ana.
Puna:Ko nga rangahau i arotakehia e nga hoa me nga whakaputanga ahumahi mo nga pyrochlores onge-whenua me nga TBC. (Ko te rarangi hua o te Epomaterial mo Gd₂Zr₂O₇ e whakarato ana i nga waahanga rauemi.) Ka whakapumau enei i te iti o te uara kawe waiariki, me te whakaatu i nga painga pumau o nga rawa TBC matatau.
Wā tuku: Hune-04-2025