本文關鍵詞：SZO新型隔熱涂層制備與性能研究

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【摘要】：隨著航空發(fā)動機向高流量比、高推重比、高渦輪進口溫度的方向發(fā)展,燃燒室中的燃氣溫度和壓力不斷在提高,目前使用的熱障涂層材料YSZ越來越難滿足要求,因此,研究熱導率較低、高溫相穩(wěn)定的新型熱障涂層陶瓷材料成為熱點。目前,具有單一燒綠石結構的A_2B_2O_7型稀土鋯酸鹽被認為是新型熱障涂層的候選材料。本文以Sm_2Zr_2O_7(SZO)陶瓷材料為研究對象,通過添加納米Al_2O_3和A位摻雜La3+、Gd3+元素制備出SZO+Al_2O_3和(Sm0.5La0.4Gd0.1)2Zr2O7(SLGZO)兩種新型SZO陶瓷材料。本文采用化學共沉淀法合成了SZO和SLGZO陶瓷粉體,并研究了兩種粉體的煅燒工藝,這兩種陶瓷粉體均具有單一的燒綠石結構;采用噴霧干燥法制備了SZO+納米Al_2O_3復合團聚粉和SLGZO團聚粉,并對其進行高溫熱處理;采用感應等離子球化對SLGZO粉末進行球化,通過工藝優(yōu)化,粉末回收率達到94.1%。所制備的粉末松裝密度為3.25g/cm3、流動性為22s/50g,與球化前相比,分別提高了121.1%和60.7%。采用大氣等離子噴涂方法制備了SZO、SZO+Al_2O_3和SLGZO涂層試樣,當溫度為800℃時,其熱導率分別為0.69W/(m?k)、0.56W/(m?k)、0.74W/(m?k),與SZO相比,添加納米Al_2O_3粉末后涂層熱導率下降了18.8%。采用大氣等離子噴涂方法制備SZO/YSZ、SZO+Al_2O_3/YSZ和SLGZO/YSZ雙陶瓷熱障涂層,其涂層結合強度分別為37.9 MPa、24.5MPa、36.9MPa,孔隙率為13.2%、16.8%、14.5%。采用圓管法對SZO/YSZ、SZO+Al_2O_3/YSZ和SLGZO/YSZ熱障涂層隔熱性能進行測試,其隔熱效果排序:SZO+Al_2O_3/YSZSZO/YSZSLGZO/YSZ。當冷氣流量3m3/h,涂層厚度為0.1mm時,與SZO/YSZ涂層相比,添加納米Al_2O_3后,隔熱效果提升了31.1%,SLGZO隔熱效果降低了9.7%。采用單面熱沖擊對SZO+Al_2O_3/YSZ、SLGZO/YSZ進行1300℃抗熱沖擊性能測試,涂層抗熱沖擊次數(shù)分別為103次和13次,均有待進一步提高。
【關鍵詞】：Sm_2Zr_2O_7 感應等離子球化 熱障涂層 隔熱效果 熱沖擊性能
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 本論文研究的目的和意義11
• 1.2 熱障涂層材料11-16
• 1.2.1 傳統(tǒng)YSZ熱障涂層材料12-13
• 1.2.2 新型熱障涂層陶瓷材料13-16
• 1.3 熱噴涂用粉體制備方法16-18
• 1.3.1 固相法16
• 1.3.2 液相法16-17
• 1.3.3 噴霧干燥法17
• 1.3.4 感應等離子球化17-18
• 1.4 熱障涂層的制備工藝18-20
• 1.4.1 大氣等離子噴涂18-19
• 1.4.2 電子束物理氣相沉積（EB-PVD）19-20
• 1.5 熱障涂層的失效20-23
• 1.5.1 界面氧化失效20-21
• 1.5.2 熱障涂層沖蝕失效21-23
• 1.6 本文研究內(nèi)容23-24
• 第2章 實驗方法與材料設計24-36
• 2.1 試驗材料24-25
• 2.1.1 粉體制備原料24
• 2.1.2 涂層制備基體材料24-25
• 2.2 新型鋯酸釤陶瓷粉體合成25-27
• 2.3 新型鋯酸釤團聚粉體的制備工藝27-29
• 2.3.1 噴霧干燥27-28
• 2.3.2 感應等離子球化28-29
• 2.4 熱障涂層制備29-31
• 2.4.1 基體表面預處理29
• 2.4.2 涂層制備29-31
• 2.5 粉體的性能表征31
• 2.5.1 粉體微觀形貌分析31
• 2.5.2 粉末松裝密度及流動性分析31
• 2.6 涂層性能測試31-36
• 2.6.1 涂層顯微結構分析31-32
• 2.6.2 涂層物相分析32-33
• 2.6.3 涂層結合強度測試33
• 2.6.4 涂層熱導率測試33-34
• 2.6.5 涂層隔熱效果測試34
• 2.6.6 涂層熱沖擊性能測試34-36
• 第3章 新型鋯酸釤陶瓷粉體制備及性能分析36-48
• 3.1 新型鋯酸釤陶瓷粉體相結構36-37
• 3.2 新型鋯酸釤陶瓷原始粉體形貌37-38
• 3.3 新型鋯酸釤陶瓷粉體噴霧造粒工藝研究38-41
• 3.4 新型鋯酸釤陶瓷粉體感應等離子球化工藝研究41-45
• 3.4.1 感應等離子球化SZO和SLGZO團聚粉末工藝優(yōu)化41-43
• 3.4.2 感應等離子球化SLGZO粉末性能43-45
• 3.5 新型鋯酸釤陶瓷粉體熱導率測試與分析45-46
• 3.6 本章小結46-48
• 第4章 新型鋯酸釤熱障涂層的制備與性能分析48-59
• 4.1 SZO+Al_2O_3/YSZ和SLGZO/YSZ涂層基本性能分析48-52
• 4.1.1 涂層表面形貌分析48-49
• 4.1.2 涂層截面形貌分析49-50
• 4.1.3 涂層結合強度分析50-52
• 4.2 SZO+Al_2O_3/YSZ和SLGZO/YSZ涂層隔熱性能52-53
• 4.3 SZO+Al_2O_3/YSZ和SLGZO/YSZ涂層抗熱沖擊性能53-58
• 4.3.1 涂層微觀組織53-54
• 4.3.2 涂層抗熱沖擊性能54-58
• 4.4 本章小結58-59
• 結論59-60
• 參考文獻60-64
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單64-65
• 致謝65

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1 王利強 ,閻殿然 ,何繼寧 ,宋向陽;熱障涂層研究狀況及進展[J];新技術新工藝;2002年03期

2 謝冬柏,王福會;熱障涂層研究的歷史與現(xiàn)狀[J];材料導報;2002年03期

3 劉志;周洪;;熱障涂層研究進展[J];河海大學常州分校學報;2006年03期

4 李美Y，

本文編號：558101