熱障涂層可以顯著降低合金表面溫度,提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率,成為當(dāng)代先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵防護(hù)材料。到目前為止,7YSZ熱障涂層技術(shù)已經(jīng)較為成熟,并在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度很高,在高溫下,YSZ涂層由于釔離子偏聚,會(huì)發(fā)生復(fù)雜的相變。根據(jù)相變產(chǎn)物所含Y濃度的多少,可以把這些相分為富釔相結(jié)構(gòu)或貧紀(jì)相結(jié)構(gòu)。由于YSZ的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)于其力學(xué)、物理等性能具有重要的影響,并與熱障涂層的失效密切相關(guān)。因此,了解YSZ在高溫退火后其結(jié)構(gòu)發(fā)生什么樣的變化對(duì)于理解熱障涂層在高溫下的失效形式具有重要的作用。本文主要研究在1200℃下高溫退火48h后YSZ的結(jié)構(gòu)演變。通過SEM對(duì)退火前后的YSZ微觀形貌進(jìn)行對(duì)比;通過TEM分析富釔區(qū)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并獲得類L12超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu);通過STEM分析YSZ富釔區(qū)類L12型結(jié)構(gòu)超點(diǎn)陣的局部原子信息。從實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的方法構(gòu)建類L12型超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)模型,并對(duì)模型進(jìn)行分析。本文研究取得的結(jié)果如下:第一、通過SEM分析得知,高溫退火后YSZ中柱狀晶之間相互融合,柱狀晶間隙變小。運(yùn)用TEM觀察到Y(jié)SZ內(nèi)部形成孔洞,即富釔區(qū)。并在富釔區(qū)采集到類L12型結(jié)構(gòu)超點(diǎn)陣,其沿著[100]方向產(chǎn)生禁止衍射的斑點(diǎn)。HAADF-STEM模式下觀測(cè)到L12型超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)區(qū)域的陽離子發(fā)生晶格畸變,沿著[100]方向形成寬窄交替的特點(diǎn)。第二、利用MS軟件建立Zr6Y2O15模型,該模型是立方Y(jié)SZ晶胞中的某一個(gè)氧平面平行于(100)晶面沿著[001]方向發(fā)生剪切所得,其剪切位移為晶格常數(shù)的1/4倍。通過第一性原理對(duì)模型的馳豫,發(fā)現(xiàn)其陽離子晶格畸變特點(diǎn)符合實(shí)驗(yàn)中HAADF像的特點(diǎn)。并且根據(jù)YSZ原子排列特點(diǎn)提出兩種氧平面剪切模型的機(jī)理。第三、對(duì)Zr6Y2015模型進(jìn)行電子衍射花樣以及HAADF像的模擬,發(fā)現(xiàn)其模擬電子衍射花樣沿著[100]方向產(chǎn)生禁止衍射斑點(diǎn),與實(shí)驗(yàn)中所觀察到的現(xiàn)象一致,HAADF像模擬也和實(shí)驗(yàn)中HAADF像相匹配。計(jì)算Zr6Y2O15模型的力學(xué)性能,并與立方相Zr02相結(jié)構(gòu)比較,發(fā)現(xiàn)Zr6Y2015更容易發(fā)生剪切形變。
【學(xué)位單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【部分圖文】：

隔熱性能并得到廣泛應(yīng)用％。??隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代的熱障涂層技術(shù)在一定程度上已經(jīng)較為成熟，??如圖１．２所示。??低熱導(dǎo)率，隔熱阻斷??熱生長(zhǎng)氧化層?抗高溫氧化防護(hù)??、丨?一?？?—?—?—■?Ｍｉ?—?？??提高環(huán)境耐力??甘：?承受機(jī)械載荷??基底??圖１．２熱障涂層的結(jié)構(gòu)??從圖１．２可以看出熱障涂層結(jié)構(gòu)由最外層陶瓷層（Ｃｅｒａｍｉｃ?ｔｏｐ?ｃｏａｔ，簡(jiǎn)稱??２??

?工＾＾??（ａ?件??圖１．３?（ａ）?ＡＰＳ噴涂設(shè)備，（ｂ）典型ＡＰＳ熱障涂層形貌［｜８】??（２）電子束物理氣相沉積法??由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的渦輪葉片各個(gè)部位所處的高溫環(huán)境不一樣，從而對(duì)??涂層的結(jié)構(gòu)和性能要求也不同。對(duì)于所處環(huán)境極其惡劣的葉片部位，大氣等離??子噴涂法由于其本身制備工藝的缺陷，無法滿足其需求。因此，為了彌補(bǔ)大氣??等離子噴涂法的不足，自上世紀(jì)７０年代開始美國(guó)等幾個(gè)國(guó)家開始大力發(fā)展電子??束物理氣相沉積技術(shù)的研宄。??真空室??力概電子?／?；＇－１?＾?＾?ｖ?ｖ－！?Ｗ－，ｖ?＾??ｖ??ｉ?Ｌ?，?＇?－＞ｒ?＇?Ｖ．＇?！?ｃ；，?ｖ?，＼ｖ??ｉ＾／ＨＩ｜＼＼?１１１?ｉｌｌ?Ｌ??蒸發(fā)電子一?／?ｉ?＼?Ｍ?■?＼?＾?Ｉ?ｒ?Ｉ．?＼??電：流?二丨?ｉ：Ｖ：：??⑷靡一口「硭：＾?ｒ??圖１．４?（ａ）?ＥＢ－ＰＶＤ設(shè)備

⑷靡一口「硭：＾?ｒ??圖１．４?（ａ）?ＥＢ－ＰＶＤ設(shè)備，（ｂ）典型ＥＢＰＶＤ熱障涂層形貌間??ＥＢ－ＰＶＤ法的制備如圖１．４?（ａ）所示：首先將空氣自真空室中抽走，用經(jīng)過??高壓電流加速的電子轟擊定制的靶材并使之蒸發(fā)；然后將靶材的蒸汽以原子或??分子的形態(tài)在基底表面上緩慢沉積；最后，在基底表面形成了一層柱狀晶結(jié)構(gòu)??的涂層。通過ＥＢ－ＰＶＤ法制備的涂層形貌是由一簇簇的柱狀晶聚在一塊所組成，??４??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2891558