Определение коэффициентов рассеяния и поглощения для плазменно-напылённых теплозащитных покрытий из диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия

Прогнозирование радиационного переноса через полупрозрачные теплозащитные покрытия (TBC) возможно только при наличии данных о коэффициентах рассеяния и поглощения, а также о показателе преломления TBC. До настоящего времени для широко применяемых плазменно-напылённых TBC из диоксида циркония, стабилизированного 8 мас.% оксида иттрия (8YSZ), имелось очень мало информации об этих коэффициентах, зависящих как от состава покрытия, так и от его микроструктуры. В данной работе коэффициенты рассеяния и поглощения для свободностоящих плазменно-напылённых покрытий из 8YSZ определяли по спектрам направленно-полусферических коэффициентов отражения и пропускания при нормальном падении и комнатной температуре в диапазоне длин волн от 0,8 до 7,5 мкм. Спектры регистрировали для широкого диапазона толщин покрытий — от 60 до почти 900 мкм. По спектрам отражения и пропускания спектральные зависимости коэффициентов рассеяния и поглощения получали путём подгонки значений отражения и пропускания, рассчитанных по четырёхпоточечной модели, к экспериментально измеренным значениям для всех исследованных толщин 8YSZ. Хотя было показано, что совокупное влияние поглощения и рассеяния в целом приводит к неэкспоненциальной зависимости пропускания от толщины образца, установлено, что при достаточно высоких поглощении и оптической толщине экспоненциальная зависимость становится хорошим приближением. Кроме того, обсуждается влияние зависимости коэффициентов рассеяния и поглощения плазменно-напылённого 8YSZ от длины волны на (1) получение точных пирометрических измерений температуры поверхности и (2) применение отражения в среднем инфракрасном диапазоне для мониторинга расслоения TBC.