YSZ和YSZ-Al2O3热障涂层热学性能与显微结构分析
钇稳定的氧化锆(YSZ)热障涂层(TBCs)由于一系列优良的力学性能和热学性能，成为了目前最广泛使用的热障涂层。然而随着发动机使用温度的升高，需要导热系数更低的材料。 研究人员已经做了大量的研究来降低热障涂层的热导率。目前的研究主要集中于:在YSZ的基础上进行掺杂改性和开发新的材料取代YSZ。其中，在YSZ中掺杂Al2O3的方法得到了广泛的关注。 本文以大气等离子喷涂YSZ和YSZ-Al2O3涂层为研究对象，研究了热学性能与涂层显微结构之间的关系，取得的主要成果如下： （1）800℃时，YSZ、YSZ-15wt.%Al2O3和YSZ-35wt.%Al2O3涂层的热导率分别是1.86、1.73和1.35W/(m·K)。YSZ-Al2O3涂层与YSZ涂层相比具有更低的热导率，这是由于YSZ-Al2O3涂层晶粒更小，氧空位更多，以及Al和Zr的原子量相差较大。上述三个因素增强了声子散射，从而降低了热导率； （2）YSZ-Al2O3涂层的热膨胀系数较低是由于Al3+取代Zr4+使晶格常数变小。晶格常数的减小增加了晶格能，而热膨胀系数与晶格能成反比。此外，YSZ-35wt.%Al2O3涂层的热膨胀系数远远小于YSZ涂层，这是由于Al2O3相的析出和非晶的形成。与ZrO2相相比，Al2O3相具有更低的热膨胀系数。同时，由于非晶相的原子排列比较松散，与相应的晶相相比，它具有更大的扩展容限。
热障涂层;三氧化二铝;钇稳定氧化锆;热学性能;显微结构
上海应用技术大学
硕士
材料化学工程
曾毅;常程康
2020
中文
TG174.44
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）