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第1章 绪论 1

1.1热障涂层概述 1

1.1.1热障涂层的发展历史和应用背景 1

1.1.2热障涂层的组成结构及材料要求 3

1.2热障涂层材料的研究现状 6

1.2.1现役材料——YSZ 6

1.2.2多元氧化物稳定氧化锆 8

1.2.3稀土锆酸盐 8

1.2.4稀土磷酸盐 9

1.2.5其他热障涂层材料体系 10

1.3热障涂层的失效机理 11

1.3.1亚稳T′相变失效 11

1.3.2TGO生长失效 14

1.3.3热障涂层的腐蚀失效 15

1.3.4其他失效机制 17

参考文献 18

第2章 YSZ热障涂层相变动力学 24

2.1亚稳T′相YSZ热障涂层高温时效相变动力学分析 24

2.1.1YSZ相组成的XRD表征方法 24

2.1.2T′相YSZ热障涂层不同温度时效下相组成变化 26

2.1.3Avrami相变参数拟合 28

2.1.4HJP分析 31

2.1.5Raman光谱与相变的关系 32

2.2织构对T′相YSZ相变的影响 38

2.2.1放电等离子烧结的织构控制 38

2.2.2不同织构度下的相组成变化 40

2.2.3织构度与相变速率关系 44

参考文献 46

第3章 亚稳T′相YSZ高温相变与热学、力学性能关系 48

3.1亚稳T′相YSZ高温相变的显微结构演化 48

3.1.1物相、显微形貌及元素分布表征 48

3.1.2相变引发的二级混合显微结构的形成 50

3.2T′相YSZ高温时效相变对力学性能的影响 51

3.2.1维氏硬度 52

3.2.2弹性模量 52

3.2.3抗弯强度 53

3.2.4断裂韧性 55

3.3T′相YSZ高温时效相变对热学性能的影响 57

3.3.1相含量和密度随热处理的变化 58

3.3.2热容随热处理的变化 59

3.3.3热扩散系数及热导率随时效相变的变化 60

参考文献 64

第4章 四价离子掺杂8YSZ的晶格结构与相稳定性 66

4.1 8YSZ离子掺杂概述 66

4.2材料成分设计 67

4.3晶体结构 68

4.3.1XRD图谱与晶格结构 68

4.3.2极限固溶度分析 69

4.3.3相组成 70

4.3.4晶格常数 72

4.3.5Raman光谱与晶格结构 73

4.3.6晶格畸变 75

4.4相稳定性分析 77

4.4.1相含量 77

4.4.2相稳定性 78

参考文献 79

第5章 四价离子掺杂8YSZ的热物理性能 81

5.1概述 81

5.2力学性能的表征与分析 81

5.2.1硬度 81

5.2.2弹性模量 82

5.2.3断裂韧性与增韧机制 84

5.3热学性能的表征与分析 90

5.3.1热容的测试与计算 90

5.3.2热扩散系数 91

5.3.3热导率 92

5.3.4晶格缺陷对热导率的影响 93

5.3.5热膨胀系数 98

参考文献 99

第6章 7YSZ/LaPO4复相陶瓷材料 101

6.1YSZ基陶瓷复合材料体系及潜在应用 101

6.1.1YSZ基陶瓷复合材料 101

6.1.2潜在应用——可磨耗封严热障涂层 102

6.2 7YSZ/LaPO4复相陶瓷结构表征 103

6.2.1XRD物相分析 103

6.2.2显微形貌分析 104

6.3 7YSZ/LaPO4复相陶瓷的热学性能 106

6.3.1热容、热扩散系数及热导率 106

6.3.2复相陶瓷的界面热阻 108

6.4 7YSZ/LaPO4复相陶瓷的力学性能 109

6.4.1弹性模量 109

6.4.2维氏硬度 109

6.4.3抗弯强度 110

6.4.4断裂韧性 111

6.5 7YSZ/LaPO4复相陶瓷的高温时效 113

6.5.1物相随时效的变化 114

6.5.2显微结构随时效的变化 116

6.5.3热导率随时效的变化 117

参考文献 119

第7章 热障涂层气孔率与热导率关系模型推导 120

7.1问题的提出 120

7.1.1大气等离子喷涂热障涂层气孔的典型结构 120

7.1.2气孔结构与体积分数测量方法 121

7.2现有气孔率与热导率关系模型 124

7.2.1现有模型汇总及与实验数据对比 125

7.2.2模型误差分析 126

7.3新模型建立探索 127

7.3.1复合模型探索 127

7.3.2气孔率分布与估算 128

7.3.3复合模型验证 130

参考文献 131