Определение коэффициентов рассеяния и поглощения для термобарьерных покрытий из плазменно-напылённой диоксид-циркониевой керамики, стабилизированной оксидом иттрия, при повышенных температурах

Определена температурная зависимость коэффициентов рассеяния и поглощения для серии свободностоящих термобарьерных покрытий (TBC) из плазменно-напылённой диоксид-циркониевой керамики, стабилизированной 8 мас.% оксида иттрия (8YSZ), при температурах до 1360°C в диапазоне длин волн от 1,2 мкм до края поглощения 8YSZ. Коэффициенты рассеяния и поглощения определяли подбором рассчитанных методом четырёхпоточной модели Кубелки–Мунка значений направленно-полусферического отражения и пропускания к экспериментально измеренным значениям полусферически-направленного отражения и пропускания, полученным для пяти толщин 8YSZ. Коэффициент рассеяния непрерывно уменьшался с увеличением длины волны и не демонстрировал существенной температурной зависимости. Рассеяние обусловлено главным образом относительно нечувствительным к температуре рассогласованием показателей преломления между 8YSZ и внутренними порами покрытия. Коэффициент поглощения был очень низким (<1 см−1) на длинах волн от 2 мкм до края поглощения и демонстрировал выраженную температурную зависимость, которая проявлялась в смещении края поглощения в сторону более коротких длин волн и усилении слабого поглощения ниже края поглощения с повышением температуры. Смещение края поглощения при изменении температуры связывается с сильно зависящим от температуры многофононным поглощением. В то время как полусферическое пропускание термобарьерных покрытий за пределами края поглощения можно прогнозировать посредством простого экспоненциального уменьшения с увеличением толщины, ниже края поглощения типичные толщины термобарьерных покрытий значительно меньше диапазона толщин, в котором ожидается простое экспоненциальное уменьшение полусферического пропускания с увеличением толщины покрытия.