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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 Ic 105

4.11.2临界裂纹扩展能量释放率GIc 105

4.11.3裂纹密度β 107

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 YSH 146

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