熱障涂層在諸如航空發(fā)動機(jī)和地面燃?xì)廨啓C(jī)等許多涉及高熱通或者高溫的環(huán)境中顯示出了非常廣闊的應(yīng)用前景。從根本上說,熱障涂層的壽命由陶瓷層/金屬粘結(jié)層界面的溫度決定。因此,精確測量發(fā)動機(jī)操作環(huán)境下陶瓷層/金屬粘結(jié)層界面的溫度對預(yù)測熱障涂層壽命、研究涂層失效機(jī)理以及設(shè)計理想的冷卻系統(tǒng)至關(guān)重要。熱像熒光溫度測量技術(shù)已經(jīng)被證明即使在惡劣環(huán)境下也能夠非常有效地進(jìn)行無接觸、原位溫度測量。熱像熒光物質(zhì)主要由鑭系稀土元素?fù)诫s陶瓷主材料組成,其中稀土元素為熒光中心。當(dāng)這種技術(shù)應(yīng)用于熱障涂層中,且熱像熒光物質(zhì)為稀土元素改性熱障涂層陶瓷層的成分時,熒光層可以被稱為“傳感層”,而熱障涂層也可以被稱為“傳感熱障涂層”。在脈沖光源的激發(fā)下,熒光物質(zhì)的熒光信號顯示出指數(shù)衰減的特征,并且衰減壽命隨著溫度的增加而縮短。通過測量衰減壽命,便可以獲得熒光物質(zhì)所在位置的溫度信息。本文的目標(biāo)是制備等離子噴涂傳感熱障涂層,并建立熒光測溫系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)熱障涂層陶瓷層/粘結(jié)層界面處溫度的非接觸測量。由于Eu與其它稀土元素相比具有更優(yōu)異的溫度性能,因此本文的主要研究對象為Eu摻雜氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）熒光層,熒光層位于未摻雜YSZ首層... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

現(xiàn)代熱障涂層示意圖

一般為一種或兩種 Co、Ni、Fe 元素。Table 1-1 Summary of functions, properties, common material and deposition methods of TBCsystem constituents. M* refers to metallic element, typically one or two of Co, Ni of Fe.Layer Function Main Properties MaterialDepositionprocessTop-coatThermal insulation,reduces metaltemperatureHigh strain tolerance,low thermalconductivityYSZAPS/EB-PVDTGOReaction product ofAl-rich bond coat, actas oxidation barrierDense, adherent oxidelayer, phasecompatible with TBCMostly-Al2O3-Bond coatImproves adhesion ofTBC, oxidationprotection of substrateOxidation resistantMCrAlY*/PtNiAlAPS/HVOF/VPS/LPPSSubstrate Takes structural loadingCreep, fatigue,oxidation and hotcorrosion resistantNi-basesuperalloy-

圖 1-5 (a)等離子噴涂和(d)電子束物理氣相沉積獲得的 YSZ 首層示意圖。(b-c)為等離子噴涂 YS首層的橫截面掃描圖；(e-f)電子束物理氣相沉積 YSZ 首層的橫截面掃描圖。Fig. 1-5 Schematic microstructures of (a) air plasma spray (APS) and (d) electrical beam physical vapodeposition (EBPVD) YSZ top coat. (b-c) SEM images of the cross-sections of APS YSZ top coat. (e-fSEM images of the cross-sections of EB-PVD YSZ top coat.EB-PVD 技術(shù)比 APS 技術(shù)更為先進(jìn)，也更加昂貴。EB-PVD 制備涂層時，使用高能電子束熔化并蒸發(fā)陶瓷靶材，預(yù)熱過的基板固定于蒸汽中，蒸發(fā)的陶瓷層材料的氣體沉積在基板上，形成陶瓷層。為了保證氧化鋯的化學(xué)計量比，沉積過程需要在低壓氧氣的環(huán)境中進(jìn)行[56]。EB-PVD 制備的 YSZ 依靠化學(xué)鍵粘附在基板上[52]。EB-PV制備的熱障涂層具有以下特點(diǎn)(如 1-5(d-f)圖所示)：a) YSZ 層為獨(dú)特的柱狀結(jié)構(gòu)；b) 柱狀結(jié)構(gòu)之間存在納米孔隙；c) 納米孔隙形成垂直于陶瓷/金屬界面的通道，并將柱狀晶分離開來。這種特別的柱狀結(jié)構(gòu)提高了涂層的應(yīng)變相容性。但垂直的通道與熱流的方向平行，因此提高了熱導(dǎo)率，EB-PVD 制備的陶瓷層的熱導(dǎo)率高于 APS 制備的涂

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]熱障涂層材料與技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 撒世勇,王大偉.  腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 2014(05)
[2]熱障涂層材料及其制備技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 張?zhí)煊?吳超,熊征,周圣豐.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2014(03)
[3]熱障涂層的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 劉純波,林鋒,蔣顯亮.  中國有色金屬學(xué)報. 2007(01)
[4]ESR研究ZrO2納米晶的點(diǎn)缺陷[J]. 侯碧輝,施朝淑,江毅,王大志,梁任又,楊炳忻.  科學(xué)通報. 1994(13)

博士論文
[1]等離子噴涂納米陶瓷熱障涂層組織與性能研究[D]. 王文權(quán).吉林大學(xué) 2005

碩士論文
[1]稀土摻雜氧化鋯納米晶的制備及發(fā)光性能研究[D]. 周單.江西理工大學(xué) 2014



本文編號：3224112