LaPO4-La2Zr2O7復合陶瓷熱障涂層材料研究.pdf

1、熱障涂層(Thermal Barrier Coatings，TBCs)作為一種高溫熱防護涂層被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機和燃氣輪機的高溫部件表面，起到隔熱和抗腐蝕氧化的作用，能夠提高部件的使用溫度，延長使用壽命。氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(Yttria-stabilized Zirconia，YSZ)是迄今為止仍被廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)熱障涂層材料，具有高溫穩(wěn)定性、熱導率低、熱膨脹系數(shù)大等優(yōu)點。但是YSZ在超過1200℃后會燒結(jié)加劇，發(fā)生相變，導致涂層失效，

2、所以研發(fā)新一代熱障涂層材料具有重要意義。本文對LaPO4/La2Zr2O7復合陶瓷進行了研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　采用高溫燒結(jié)法制備了LaPO4/La2Zr2O7復合陶瓷。XRD表征顯示復合陶瓷由LaPO4和La2Zr2O7兩相組成，說明在燒結(jié)過程中兩種物質(zhì)沒有發(fā)生化學反應(yīng)和相變，具有高溫穩(wěn)定性。通過SEM觀察復合陶瓷斷面的微觀形貌，微觀組織由LaPO4晶粒、La2Zr2O7晶粒和氣孔組成，隨著LaPO4含量的增加氣孔的數(shù)量也

3、在增加，較大的La2Zr2O7晶粒包圍著較小的LaPO4晶粒。
　　復合陶瓷的熱導率采用激光閃光法測試，在1000℃下復合陶瓷材料的熱導率在1.527～1.554W/m·K之間，低于YSZ(2.12W/m·K，1000℃)和La2Zr2O7(1.56W/m·K，1000℃)，測試結(jié)果表明它具有La2Zr2O7熱導率低的優(yōu)點。采用德國耐馳高溫熱膨脹儀測量了熱膨脹系數(shù)，在1000℃下，復合陶瓷的熱膨脹系數(shù)值在9.97～10.13×10

4、-6 K-1之間，比La2Zr2O7(9.0×10-6 K-1，1000℃)的高10％，跟LaPO4(10×10-6K-1，1000℃)接近。結(jié)果表明復合陶瓷材料具有LaPO4高熱膨脹系數(shù)的優(yōu)點。
　　采用納米壓痕儀測量了復合陶瓷的硬度和彈性模量。復合陶瓷材料的硬度和彈性模量的值介于LaPO4和La2Zr2O7之間，因此硬度比LaPO4的高，提高了其耐磨性能，彈性模量比La2Zr2O7的低，提高了其韌性，具有良好的力學性能。

5、>　　最后，為了研究玻璃態(tài)物質(zhì)（CaO-MgO-Al2O3-SiO2，CMAS）和S、V元素腐蝕復合陶瓷的機理，做了LaPO4、La2Zr2O7及復合陶瓷的CMAS和Na2SO4/V2O5腐蝕實驗。實驗發(fā)現(xiàn)，LaPO4與CMAS、Na2SO4、V2O5都不發(fā)生化學反應(yīng)，抗腐蝕能力強，La2Zr2O7與Na2SO4不發(fā)生化學反應(yīng)，但是La2Zr2O7與CMAS反應(yīng)生成Ca2La8(SiO4)6O2和ZrO2，與五氧化二釩反應(yīng)生成LaVO4