熱障涂層（Thermal Barrier Coatings,TBCs）由高溫合金基體、粘結(jié)層（Bond-Coat,BC）、陶瓷隔熱涂層（Top-Coat,TC）構(gòu)成。目前被廣泛應(yīng)用的熱障涂層陶瓷材料為8 wt%的氧化釔部分穩(wěn)定氧化鋯（8 wt%Yttria-stabilized zirconia,8YSZ）,其具有較低的熱導(dǎo)率（0.69-2.4 W/（m·K）（1273 K））,高的強度和斷裂韌性(1.3³.2 MPa·m^1/2)。但是,溫度大于1100℃時,陶瓷層中更高的氧擴散速率會導(dǎo)致金屬粘結(jié)層氧化加速、YSZ/熱生長氧化物（Thermally Grown Oxide,TGO）界面晶格參數(shù)失配;另外在1170℃以上的鈣鎂鋁硅氧化物（CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂,CMAS）腐蝕環(huán)境服役時,會因YSZ涂層中釔元素缺失而導(dǎo)致相變,進而引發(fā)裂紋及過早剝落的現(xiàn)象等問題限制其在更高溫度、更復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用。本研究利用鋯酸鑭（La₂Zr₂

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

燃?xì)廨啓C內(nèi)部結(jié)構(gòu)和TBC[2]

a) 雙陶瓷模型 b) 功能梯度模型 c) 復(fù)合模型圖 1.2 熱障涂層模型結(jié)構(gòu)1）雙陶瓷模型（雙粘結(jié)層模型）：是由 2 個陶瓷層（或 2 個粘結(jié)層）組成。其中陶瓷層 2 通常為功能層，可以為隔熱層、阻氧層、抗腐蝕層等。陶瓷層 1 為 YSZ 層，用來緩解金屬過渡層和陶瓷層 2 之間的熱膨脹系數(shù)不匹配。2）功能梯度模型（FGC）：主要分金屬粉（常為 MCrAlY）與陶瓷粉（YSZ）成分的梯度變化和陶瓷粉與陶瓷粉成分的梯度變化兩種[14,15]。由于涂層材料成分的梯度變化，降低了層與層間的熱應(yīng)力，有效提高了整個涂層系統(tǒng)的抗熱沖擊性。但是，功能梯度模型不適于熱膨脹系數(shù)差別很大的材料，且制備工藝上還無法實現(xiàn)真正的連續(xù)過渡。3）復(fù)合模型：典型的復(fù)合涂層包括 5 層，不同的層級其作用也不同。如防擴散層（防擴散障）材料要求具有低的氧離子，制備厚度較薄。相比經(jīng)典雙層結(jié)構(gòu)，雙陶瓷模型（雙粘結(jié)層模型）、功能梯度模型、復(fù)合模型無疑為更復(fù)雜惡劣環(huán)境下的服役提供了新思路，其功效也得到了相應(yīng)的試驗證明。如：L.Wang等[16]表明，大氣等離子噴涂 LZO/8YSZ 雙陶瓷 TBCs 比 8YSZ 單陶瓷 TBCs 循環(huán)壽命更長，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)材料和納米結(jié)構(gòu)材料。Khor 等[17]用大氣等離子噴涂技術(shù)制備了 YSZ

粒子獲得的速率高，且噴涂工藝自身沉積效率高，噴涂厚度涂層性能更優(yōu)異[26]。但后來研究發(fā)現(xiàn)，HVOF 也能獲得氧化程度屬粘結(jié)層，且成本遠(yuǎn)低于 LPPS。S 又稱為冷氣動力噴涂。即搭載高壓氣體（He、N2、混合氣體或槍產(chǎn)生超音速流，撞擊基體表面的高速粉末顆粒在固態(tài)的情況下因終沉積為涂層的現(xiàn)象。冷噴涂的溫度一般均低于噴涂粉末的熔點，化和由熱引起的缺陷問題。但是使用氦氣帶來的高成本和對噴涂粉求，使得這種工藝的應(yīng)用面較窄。-Gun 是將涂層粉末送入通有乙炔（或丙烷）和氧氣的燃燒室內(nèi)，產(chǎn)生高壓沖擊波，將送入噴槍的粉末沿槍管噴射到工件表面形成涂原理如圖 1.3。該工藝主要有以下優(yōu)點[28]：制得的涂層具有較高的較為致密且孔隙率低。由于粉末粒子飛行速度快，而受加速的時沖擊動能就很高，獲得的涂層與基體間的結(jié)合強度好，內(nèi)部致密均藝屬于脈沖式噴涂，高的焰流對基材表面作用時間短，所以基材在般不超過 200℃，對基體材料的熱損傷就小。圖 1.4 為 D-Gun 制備

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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