SrZrO 3 -La 2 Ce 2 O 7 复合陶瓷的热物理及其CMAS腐蚀性能研究

发布时间：2022-10-23 20:30

　　热障涂层（Thermal Barrier Coatings,TBCs）通常被沉积在燃气轮机热端部件表面从而延长热端部件的使用寿命和提高燃气轮机效率。目前被广泛使用的热障涂层材料Y₂O₃部分稳定ZrO₂（YSZ）由于其高温相变和烧结问题使其长期使用温度在1200℃以下。开发具有能在更高温度下工作的新型陶瓷热障涂层材料是下一代高性能燃气轮机的迫切需求。新型陶瓷热障涂层材料SrZrO₃的热物理性能基本满足下一代高性能燃气轮机使用要求,但是升温过程中存在的相变问题对该材料的使用不利。具有萤石结构的La₂Ce₂O₇在相同温度范围内与YSZ相比具有较低的热导率、较高的热膨胀系数和优异的高温相稳定性。为了利用二者的优点,同时克服其不足,采用共沉淀-热处理法合成了（1-x）SrZrO₃-x La₂Ce₂O₇（x=0,SZ;x=0.3,S7L3;x=0.5,S5L5... 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 热障涂层概述
    1.3 热障涂层材料
        1.3.1 单相热障涂层材料
        1.3.2 复合热障涂层材料
    1.4 CMAS腐蚀
        1.4.1 CMAS腐蚀失效机理
        1.4.2 抗CMAS腐蚀研究
    1.5 本文的研究内容及意义
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究意义
第二章 实验过程和研究方法
    2.1 实验原料
    2.2 陶瓷粉体和块材的制备
        2.2.1 陶瓷粉体的制备
        2.2.2 陶瓷块材的制备
    2.3 SZ-LC陶瓷的性能分析
        2.3.1 陶瓷样品的热重-差热同步热分析
        2.3.2 陶瓷粉末与块材的相组成分析
        2.3.3 陶瓷粉末与块材的显微形貌分析
        2.3.4 陶瓷块材的力学性能分析
        2.3.5 陶瓷块材的热物理性能分析
        2.3.6 陶瓷块材的抗CMAS腐蚀性能分析
第三章 SZ-LC陶瓷材料的制备及性能表征
    3.1 SZ-LC陶瓷粉体的制备
        3.1.1 SZ-LC粉末的TG-DSC分析
        3.1.2 SZ-LC粉末的相分析
    3.2 SZ-LC陶瓷块材的制备
        3.2.1 SZ-LC陶瓷块材的相分析
        3.2.2 SZ-LC陶瓷块材的显微形貌
    3.3 SZ-LC陶瓷块材的力学性能
        3.3.1 SZ-LC陶瓷块材的相对密度
        3.3.2 SZ-LC陶瓷块材的显微硬度
        3.3.3 SZ-LC陶瓷块材的断裂韧性
    3.4 SZ-LC陶瓷块材的热物理性能
        3.4.1 SZ-LC陶瓷块材的相稳定性
        3.4.2 SZ-LC陶瓷块材的热膨胀系数
        3.4.3 SZ-LC陶瓷块材的热导率
        3.4.4 热处理对陶瓷块材热物理性能的影响
    3.5 本章小结
第四章 SZ-LC陶瓷块材的CMAS腐蚀行为
    4.1 CMAS粉末的制备
    4.2 陶瓷粉末与CMAS粉末反应的腐蚀产物分析
    4.3 复合陶瓷经CMAS腐蚀后的显微形貌分析
        4.3.1 SZ陶瓷块材经CMAS腐蚀后的显微形貌
        4.3.2 S7L3 陶瓷块材经CMAS腐蚀后的显微形貌
        4.3.3 S5L5 陶瓷块材经CMAS腐蚀后的显微形貌
        4.3.4 S3L7 陶瓷块材经CMAS腐蚀后的显微形貌
        4.3.5 LC陶瓷块材经CMAS腐蚀后的显微形貌
    4.4 CMAS对 SZ-LC陶瓷的腐蚀过程
    4.5 CMAS腐蚀SZ-LC陶瓷的热力学分析
    4.6 SZ-LC陶瓷的抗CMAS腐蚀机理
    4.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及研究成果
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]等离子喷涂SrZrO3热障涂层的CaO-MgO-Al2O3-SiO2（CMAS）腐蚀行为[J]. 张珊榕,董红英,马文,尹轶川,李新慧,白玉,贾瑞灵.  中国腐蚀与防护学报. 2017(01)
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[3](La1-xMgx)2Ce2O7-x的合成与热物理性能[J]. 杨斌,李林艳,范闽光,李斌,徐盛明,王建龙,林旭平.  无机材料学报. 2014(12)
[4]热障涂层制备技术及陶瓷层材料的研究进展[J]. 魏绍斌,陆峰,何利民,许振华.  热喷涂技术. 2013(01)
[5]CMAS渗入对等离子喷涂YSZ热障涂层形貌的影响[J]. 何箐,刘新基,柳波,吕玉芬,汪瑞军,王伟平.  中国表面工程. 2012(04)
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[9]氧化锆基热障涂层陶瓷材料的研究进展[J]. 朱正权,黄永章,李兴彦,王力军.  金属功能材料. 2011(02)
[10]钙钛矿及A2B2O7型热障涂层用陶瓷材料研究进展[J]. 张红松,朱涛,魏媛.  稀土. 2010(04)

硕士论文
[1]LaPO4陶瓷的制备及其抗CMAS腐蚀性能[D]. 双迎钗.内蒙古工业大学 2018
[2]EB-PVD热障涂层CMAS侵蚀裂纹形成与扩展机制的实验研究[D]. 罗园.湘潭大学 2015
[3]CMAS组分改变对EBPVD-热障涂层微观组织结构的影响[D]. 聂晓旭.湘潭大学 2014



本文编号：3697071