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1热障涂层概述1

1.1热障涂层原理1

1.1.1无机涂层2

1.1.2热障涂层3

1.2热障涂层结构设计6

1.2.1双层结构涂层6

1.2.2多层结构涂层6

1.2.3功能梯度涂层8

1.2.4厚涂层9

1.3热障涂层陶瓷层材料的性能要求10

1.3.1高熔点10

1.3.2良好的高温相稳定性10

1.3.3低热导率10

1.3.4高线膨胀系数10

1.3.5与TGO层之间良好的化学稳定性和黏结性11

1.3.6良好的耐腐蚀性11

1.3.7低弹性模量以及较高的硬度和韧性11

1.3.8低烧结率12

1.4热障涂层的失效机理12

1.4.1 TGO的生长13

1.4.2陶瓷层的烧结作用14

1.4.3陶瓷层中的相变15

参考文献15

2热障涂层材料的合成20

2.1概述20

2.1.1粉末密度的表征方法21

2.1.2粉末的制备方法21

2.2多元陶瓷粉末的制备方法22

2.2.1液相法22

2.2.2固相法23

2.2.3感应等离子体合成法27

2.3团聚体粉末的制备方法28

2.3.1球磨法28

2.3.2喷雾干燥法29

参考文献30

3热障涂层的制备33

3.1热喷涂33

3.1.1火焰喷涂33

3.1.2爆炸喷涂33

3.2等离子喷涂34

3.2.1等离子喷涂原理和设备34

3.2.2 PS法涂层的形成过程39

3.3电子束-物理气相沉积法（EB-PVD法）43

3.3.1电子束-物理气相沉积原理和设备43

3.3.2叶片EB-PVD涂层的生产过程44

3.3.3热障涂层的其他制备方法48

参考文献48

4陶瓷粉末及涂层微观组织结构分析方法50

4.1 X射线衍射技术50

4.1.1 X射线衍射技术简介50

4.1.2 X射线粉末衍射技术51

4.1.3 X射线双晶衍射技术52

4.1.4 X射线三晶衍射技术53

4.2扫描电子显微镜53

4.2.1扫描电子显微镜的工作原理54

4.2.2扫描电镜的仪器结构56

4.2.3配套设备及其用途58

4.3透射电子显微镜59

4.3.1电子的波长与加速电压60

4.3.2透射电镜的构造61

4.4拉曼光谱分析72

4.4.1基本原理73

4.4.2基本构成及其工作原理74

4.4.3拉曼光谱的特点76

4.4.4拉曼光谱的应用77

4.5 X射线光电子能谱分析77

4.5.1方法原理77

4.5.2仪器结构和工作原理79

4.6红外光谱仪87

4.6.1基本原理87

4.6.2红外光谱仪的特点及应用88

4.7弹性系数90

4.8差热分析90

4.8.1差热分析的基本原理90

4.8.2差热曲线的峰面积及过程热效应94

4.8.3差热分析的影响因素96

4.9陶瓷涂层的热物理性能的测量100

4.9.1陶瓷涂层的热物理性能的理论基础100

4.9.2热扩散系数的测量103

4.10密度测定及孔隙率测定104

4.11涂层断裂韧性的测定104

4.11.1临界应力强度因子K Ic105

4.11.2临界裂纹扩展能量释放率GIc105

4.11.3裂纹密度β107

4.12涂层隔热性能测试108

4.13热震试验110

4.13.1热应力断裂理论110

4.13.2热冲击损伤理论111

4.14抗高温氧化性112

4.15 耐磨损性113

4.16涂层结合强度113

4.16.1黏结拉伸法113

4.16.2界面压入法114

4.16.3断裂力学法114

4.16.4动态结合强度测试法114

参考文献115

5传统热障涂层118

5.1 ZrO2的物理化学性质118

5.2 ZrO2的晶体结构及相变特点118

5.2.1 ZrO2的晶体结构118

5.2.2 ZrO2的相变特点120

5.2.3 ZrO2的相变稳定120

5.3氧化锆陶瓷的增韧机制122

5.3.1应力诱发相变增韧机理122

5.3.2表面强化增韧123

5.3.3微裂纹的增韧机理123

5.3.4弥散增韧机理123

5.4 ZrO2粉体的制备124

5.4.1化学共沉淀法124

5.4.2水解沉淀法125

5.4.3溶胶-凝胶法126

5.4.4水热法127

5.5氧化锆陶瓷的成型方法127

5.5.1干法成型127

5.5.2湿法成型128

5.6传统的热障涂层131

5.6.1经典的8YSZ型热障涂层131

5.6.2 8YSZ材料的掺杂修饰133

5.7新型热障涂层材料136

5.7.1稀土锆酸盐136

5.7.2缺陷型萤石结构141

5.7.3钙钛矿142

5.7.4稀土六铝酸盐143

5.7.5钇铝石榴石（YAG）145

5.7.6钇酸盐145

5.7.7 YSH146

5.7.8独居石146

5.7.9金属玻璃复合材料147

5.8其他热障涂层材料147

参考文献149

6纳米结构热障涂层154

6.1纳米材料及特点154

6.1.1纳米材料的定义154

6.1.2纳米材料的特点154

6.2纳米材料制备方法155

6.2.1共沉淀法155

6.2.2溶胶-凝胶法155

6.2.3水热合成法156

6.2.4溶剂热法156

6.3纳米热障涂层材料156

6.3.1纳米热障涂层材料发展现状156

6.3.2 8YSZ纳米热障涂层材料研究现状158

6.4 La2O3改性8YSZ纳米涂层材料的制备和表征159

6.4.1样品合成工艺159

6.4.2 XRD以及相稳定性分析160

6.4.3热重/差热（TG/DSC）分析162

6.4.4 SEM、 TEM、 HRTEM分析163

6.4.5 FT-IR分析164

6.4.6晶体生长活化能的分析165

6.5 CeO2改性8YSZ纳米涂层材料的制备和表征167

6.5.1样品合成工艺167

6.5.2 XRD分析167

6.5.3 TG/DSC分析169

6.5.4晶格常数和比表面积分析169

6.5.5 FT-IR分析172

6.5.6 Raman光谱分析173

6.5.7 TEM和HRTEM分析173

6.5.8晶体生长活化能的研究175

6.6 La2（Zr0.7Ce0.3）2O7的材料粉体的制备和表征177

6.6.1样品合成工艺177

6.6.2 XRD以及电子衍射能谱分析（EDS）分析177

6.6.3拉曼光谱分析180

6.6.4热重/差热分析180

6.6.5晶格常数分析181

6.6.6傅里叶红外光谱（FT-IR）分析181

6.6.7致密度与体积收缩分析183

6.6.8 LZ7C3的微观组织形貌184

6.6.9 LZ7C3、 LZ以及8YSZ材料的力学性能研究184

6.6.10 LZ7C3材料的热膨胀系数187

6.6.11 LZ7C3材料的热导率188

参考文献189