热障涂层(tbc)为表现出低热导率的陶瓷基涂层。一般希望使热导率最大限度地降低。本公开的实例实施方案一般涉及用于两种应用的表现出低热导率的高熵氧化物(heo)材料：(1)用于内燃机的变温涂层，和(2)用于航空航天/工业燃气涡轮机(igt)组件的tbc。
背景技术：
1、当使用高熵氧化物作为变温涂层用于内燃机时，有利地具有低热容和低热导率。如果使通过发动机缸体和活塞的热损失最小化，则内燃机的燃料效率更高。这就需要在内部发动机表面使用具有低热导率的涂层。低热导率层在燃烧事件期间有效保留燃烧室内的热量。然而，如果在气缸壁和活塞表面积累过多的热量，进来的燃料空气混合物在进入燃烧室时就会变得被加热，这可导致未燃烧的气体在火焰前自发点火(爆震)或燃料空气混合物自发预点火。当涂层抵抗温度的快速变化，从而使涂层和发动机缸体的温度曲线在发动机运行过程中接近稳态条件时，这就会发生。
2、为了防止涂层的温度达到稳态，涂层还必须具有低的比热容。低比热容和低热导率的组合产生低热惯性。低热惯性允许涂层的温度“变动”–这意味着当燃烧事件发生时涂层表面是热的，并且在发动机的下一个冲程吸入燃料之前快速冷却，这防止了加热燃料/空气混合物。具有低热惯性的涂层既会限制通过涂层传递到周围环境的热量，也会在表面壁上保留很少的热量。除了提高燃料效率外，涂层还为经涂覆发动机组件提供更高的硬度、增加的空穴和磨损耐性。
3、在使用高熵氧化物作为热障涂层用于航空航天/igt应用时，材料有利地同时具有高韧度和低热导率。tbc韧度典型通过炉循环测试(fct)来测量，由此使涂层经受热和冷温度的循环。更坚韧的涂层可以在失效之前经受很多次循环。
4、已合成高熵氧化物并建议用于tbc应用。然而，高熵氧化物的工程化及其用作“变温”涂层并不为人所知。此外，对于变温性质复合氧化物中热惯性工程的概念也是未知的。此外，针对低热导率与高韧度组合的高熵氧化物的设计也是未知的。
5、可以理解，高熵氧化物包括数百万种不同的潜在材料组合物，并且存在某些不是高熵氧化物所固有的性质。这样的性质包括热导率、比热和韧度。
技术实现思路
1、在实例实施方案中，本公开提供了一类氧化物涂层组合物，涂层组合物可经由热喷涂技术施加到任何组成的发动机组件上，组合物表现出低热惯性和有效的变温性质。涂层允许提高内燃机的燃料效率。
2、本公开的实例实施方案涉及一种高熵氧化物(heo)材料作为变温涂层。在实施方案中，heo材料允许化学、机械和热性质的精确可调性用于特定环境。在实施方案中，heo材料包含高浓度(>5mol％)的至少五种氧化物成分。氧化物系统中的化学无序产生显著的声子散射，这引起固有的低热导率。组成的控制允许组合物具有低比热容，并因此具有低热惯性，热惯性定义为热容、热导率和密度的乘积的平方根。
3、使原子大小和质量变化最大化的组合物提供了最多的声子散射和最低的热导率。具有最低平均原子质量的组合物具有最低的比热容和密度。低热导率和低热容的适当组合为所公开的氧化物提供了低热惯性和良好的变温性质。
1.一种高熵氧化物(heo)材料，所述heo材料包含低于1.5w m-1k-1的热导率。
2.权利要求1的heo材料，所述heo材料还包含高于35的总散射值。
3.权利要求1的heo材料，所述heo材料还包含高于30的总散射值。
4.权利要求1的heo材料，所述heo材料还包含小于3.0j m-2k-1s-1/2的比热容。
5.权利要求1的heo材料，所述heo材料还包含小于900j kg-1k-1的比热容。
6.权利要求1的heo材料，其中大于90％的heo材料为四方结构。
7.权利要求1的heo材料，其中所述heo材料具有0.05或更小的氧化物空位浓度。
8.权利要求1的heo材料，还包括该材料用于形成热障涂层的用途。
9.权利要求1的heo材料，还包括该材料用于形成燃烧室所用涂层的用途。
10.权利要求1的heo材料，其中所述heo材料由通式mxoy表示，其中m表示至少5种不同的形成氧化物的金属阳离子的组，x表示金属阳离子(m)或原子的数目，而y表示氧阴离子(o)或原子的数目。
11.权利要求1的heo材料，其中所述heo材料由通式mxoy表示，其中m表示周期表第ii族的至少一个成员，x表示金属阳离子(m)或原子的数目，而y表示氧阴离子(o)或原子的数目。
12.权利要求1的heo材料，其中所述heo材料由通式mxoy表示，其中m表示至少一种镧系元素，x表示金属阳离子(m)或原子的数目，而y表示氧阴离子(o)或原子的数目。
13.权利要求1的heo材料，其中所述heo材料由通式mxoy表示，其中m表示至少一种过渡金属，x表示金属阳离子(m)或原子的数目，而y表示氧阴离子(o)或原子的数目。
14.权利要求1的heo材料，其中所述heo材料包含：
15.权利要求1的heo材料，其中所述heo材料包含：
16.权利要求1的heo材料，其中所述heo材料包含：
17.一种heo材料，所述heo材料包含：
18.权利要求1的heo材料，其中所述heo材料包含：
19.权利要求18的heo材料，其中所述mo氧化物为mgo，其中所述m2o3氧化物选自yb2o3、la2o3、gd2o3和dy2o3，并且其中所述mo2氧化物选自ceo2、hfo2和tio2。