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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——YSZ6

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