8YSZ-Al2O3复合热障涂层研究进展

• 作者: 鲁发章 刘海韬 黄文质
• 来源期刊: 材料导报
• 关键词: 8YSZ-Al2 O3复合涂层微观结构性能调控高温应用
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 材料与可持续发展(四)——材料再制造与废弃物料资源化利用|MATERIALS AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT: MATERIALS REMANUFACTURING AND WASTE RECYCLING
• 页码范围: 7042-7047,7070
• 页数: 7页
• 分类号: TQ174
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.19080007

摘要

热障涂层可以为航空发动机等高温部件提供热防护,对延长其使用寿命具有重要意义.近年来高温部件的使用温度不断提升,对热障涂层的耐温性也提出了更高的要求.长时间高温热循环后,常规热障涂层容易出现开裂、剥落等失效行为,直接影响航空发动机的安全性和可靠性.8YSZ作为经典的热障涂层材料,具有优异的抗热震和隔热性能.但8YSZ致密度较低,涂层中存在较多的空隙和缺陷,其高温抗氧化和耐高温熔盐腐蚀等性能仍有较大的改进空间.而Al2 O3作为常用的陶瓷涂层材料,致密度高、力学性能出色,但过小的热膨胀系数使其无法单独用作热障涂层材料.通过对比可以发现,8YSZ和Al2 O3的性能具有较好的互补性.基于8YSZ和Al2 O3各自的性能优势,研究者们开始将Al2 O3引入8YSZ制备8YSZ-Al2 O3复合涂层,探索将复合涂层用作热障涂层的可行性.研究发现,Al2 O3的加入使8YSZ-Al2 O3复合涂层中产生无定形相,无定形相的含量、重结晶与其耐温性能紧密相关.随着Al2 O3含量的增加,复合涂层的微观结构变得更加致密,其杨氏模量和硬度等力学性能也呈增加趋势.引入Al2 O3可以有效调节8YSZ涂层的微观结构和力学性能.受此影响,复合涂层的抗氧化和耐熔盐腐蚀等性能有较为明显的提高,但其抗热循环性能仍需进一步优化.本文按照复合涂层微观结构与力学性能调控、制备工艺与结构优化和高温应用的顺序重点介绍了8YSZ-Al2 O3复合涂层的研究现状,阐述了其相对传统8YSZ涂层的主要优点及不足,并简要展望了未来发展趋势.