掺杂对ZrO 2 基热障涂层用陶瓷材料抑红外辐射性能的影响
发布时间：2022-12-18 11:31
随着航空航天技术的发展,提高发动机的推力十分重要。航空发动机涡轮叶片长期在高温下工作,推重比提高,随之而来的是发动机涡轮前的进口温度的不断升高,热辐射占比越来越重,屏蔽高温辐射是一个迫在眉睫的问题,对新型航空发动机热障涂层而言,抑制热辐射的研究是很有意义的。本文采用掺杂氧化锆的途径提高涂层材料的发射率,在满足具有良好的高温相稳定性和低的热导率等基础性能的前提下以达到抑制红外辐射的目的。利用氧化镍、氧化铒、氧化钇、氧化镱和氧化锆粉末为原料,用高温固相合成法制备了复合陶瓷材料。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）手段分析材料的物相组成并考察其高温相稳定性;采用激光导热仪等测试手段研究该复合陶瓷材料的比热、热扩散系数、热导率等热物理性能;采用傅里叶光谱仪对陶瓷试样的发射率进行了测试。相结构研究结果显示,NiO、Er2O3、Yb2O3三元共掺杂体系1500℃下300 h具有良好的高温相稳定性,特别是Er2O3和Yb2O
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 热障涂层的结构体系及制备方法
1.2.1 热障涂层的结构体系
1.2.2 热障涂层的制备方法
1.3 热障涂层材料的发展现状
1.3.1 Y_2O_3 部分稳定的ZrO_2(YSZ)
1.3.2 YSZ的掺杂改性
1.3.3 新型热障涂层材料
1.4 热障涂层红外辐射的研究
1.4.1 晶体红外光谱的基本概念
1.4.2 红外辐射对陶瓷材料的影响
1.4.3 热辐射基本定律
1.4.4 热障涂层的热辐射
1.4.5 热障涂层抑红外辐射的研究现状
1.5 论文的主要研究意义和内容
第二章 试验材料及方法和设备
2.1 试验材料及配比
2.2 陶瓷材料的制备方法
2.3 试验所用仪器及设备
2.4 性能测试及分析方法
2.4.1 XRD物相分析
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.3 密度
2.4.4 热扩散系数
2.4.5 比热
2.4.6 热导率计算
2.4.7 陶瓷材料红外透过率测试
2.4.8 陶瓷材料红外发射率测试
第三章 陶瓷材料的高温相稳定性及其热物理性能的研究
3.1 掺杂物相种类对相稳定性的影响
3.1.1 相组成
3.1.2 高温相稳定性
3.2 掺杂物相含量对相稳定性的影响
3.2.1 相组成
3.2.2 高温相稳定性
3.3 掺杂物相种类对热物理性能的影响
3.3.1 比热
3.3.2 热扩散系数
3.3.3 热导率
3.4 掺杂物相含量对热物理性能的影响
3.4.1 比热
3.4.2 热扩散系数
3.4.3 热导率
3.5 本章小结
第四章 陶瓷材料的红外透过性能研究
4.1 掺杂物相种类对红外透过率的影响
4.2 掺杂物相含量对红外透过率的影响
4.3 陶瓷材料的显微结构分析
4.4 本章小结
第五章 陶瓷材料的热辐射性能
5.1 不同温度下陶瓷材料的发射率研究
5.2 同一温度下不同陶瓷材料的发射率研究
5.3 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献
附录 A:攻读硕士期间发表论文
附录 B:攻读硕士学位期间获得的主要奖励
【参考文献】：
期刊论文
[1]Er2O3掺杂对Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷相结构及相稳定性的影响[J]. 辛娜,乔璟,谢敏,宋希文. 稀土. 2016(06)
[2]热障涂层制备方法的研究[J]. 王莉莉,王伟,谭世磊,宋闪光. 热加工工艺. 2016(18)
[3]高辐射率红外陶瓷材料的制备及性能研究[J]. 杨金萍,王春梅,魏恒勇,陈旸. 耐火材料. 2016(04)
[4]Gd2O3-Yb2O3-Y2O3-ZrO2热障涂层材料的热物理性能[J]. 李嘉,谢铮,何箐,邹晗,吕玉芬. 表面技术. 2015(09)
[5]CMAS环境下电子束物理气相沉积热障涂层的热循环行为及失效机制[J]. 苗文辉,王璐,郭洪波,彭徽,王凯,宫声凯. 复合材料学报. 2012(05)
[6]稀土锆酸盐热障涂层材料研究进展[J]. 项建英,陈树海,黄继华,周国栋,梁文建,汪瑞军,何箐. 材料导报. 2012(01)
[7]铒/镱掺杂多金属氧酸盐的制备及其近红外发光性研究[J]. 马冬云,孟祥清,吴莉莉,宋春香. 云南民族大学学报(自然科学版). 2011(04)
[8]电子束物理气相沉积YSZ热障涂层研究[J]. 于海涛,宋希文,牟仁德,何利民,谢敏,周芬,安胜利. 稀土. 2011(03)
[9]新型稀土锆酸盐材料研究进展[J]. 刘占国,欧阳家虎,夏校良,相珺,周玉. 中国材料进展. 2011(01)
[10]超音速喷涂粘结层对热障涂层抗氧化性能的影响[J]. 董允,任志敏,林晓娉,王志平,丁坤英. 机械工程学报. 2010(20)
博士论文
[1]Sm2Zr2O7-NiCr2O4高发射率热障涂层材料研究[D]. 李涛.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]具有热障涂层的导向叶片的复合冷却数值研究[D]. 胡冰城.中国科学技术大学 2016
[2]Gd2O3-NiO共掺对钇稳定氧化锆材料隔热性能影响的研究[D]. 舒焕烜.昆明理工大学 2016
[3]热障涂层粘结层成分优化设计研究[D]. 邱琳.上海交通大学 2014
[4]Er2O3,Yb2O3,Y2O3掺杂对La2Zr2O7热障涂层材料结构与性能的影响[D]. 张永和.内蒙古科技大学 2014
[5]CMAS腐蚀热障涂层残余应力与断裂韧性测试分析[D]. 王大朋.湘潭大学 2014
[6]高温钛合金表面YSZ热障涂层性能研究[D]. 张可召.哈尔滨工业大学 2012
[7]稀土六铝酸盐热障涂层材料的制备及其热物理性能研究[D]. 王元红.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3721976
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 热障涂层的结构体系及制备方法
1.2.1 热障涂层的结构体系
1.2.2 热障涂层的制备方法
1.3 热障涂层材料的发展现状
1.3.1 Y_2O_3 部分稳定的ZrO_2(YSZ)
1.3.2 YSZ的掺杂改性
1.3.3 新型热障涂层材料
1.4 热障涂层红外辐射的研究
1.4.1 晶体红外光谱的基本概念
1.4.2 红外辐射对陶瓷材料的影响
1.4.3 热辐射基本定律
1.4.4 热障涂层的热辐射
1.4.5 热障涂层抑红外辐射的研究现状
1.5 论文的主要研究意义和内容
第二章 试验材料及方法和设备
2.1 试验材料及配比
2.2 陶瓷材料的制备方法
2.3 试验所用仪器及设备
2.4 性能测试及分析方法
2.4.1 XRD物相分析
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.3 密度
2.4.4 热扩散系数
2.4.5 比热
2.4.6 热导率计算
2.4.7 陶瓷材料红外透过率测试
2.4.8 陶瓷材料红外发射率测试
第三章 陶瓷材料的高温相稳定性及其热物理性能的研究
3.1 掺杂物相种类对相稳定性的影响
3.1.1 相组成
3.1.2 高温相稳定性
3.2 掺杂物相含量对相稳定性的影响
3.2.1 相组成
3.2.2 高温相稳定性
3.3 掺杂物相种类对热物理性能的影响
3.3.1 比热
3.3.2 热扩散系数
3.3.3 热导率
3.4 掺杂物相含量对热物理性能的影响
3.4.1 比热
3.4.2 热扩散系数
3.4.3 热导率
3.5 本章小结
第四章 陶瓷材料的红外透过性能研究
4.1 掺杂物相种类对红外透过率的影响
4.2 掺杂物相含量对红外透过率的影响
4.3 陶瓷材料的显微结构分析
4.4 本章小结
第五章 陶瓷材料的热辐射性能
5.1 不同温度下陶瓷材料的发射率研究
5.2 同一温度下不同陶瓷材料的发射率研究
5.3 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献
附录 A:攻读硕士期间发表论文
附录 B:攻读硕士学位期间获得的主要奖励
【参考文献】：
期刊论文
[1]Er2O3掺杂对Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷相结构及相稳定性的影响[J]. 辛娜,乔璟,谢敏,宋希文. 稀土. 2016(06)
[2]热障涂层制备方法的研究[J]. 王莉莉,王伟,谭世磊,宋闪光. 热加工工艺. 2016(18)
[3]高辐射率红外陶瓷材料的制备及性能研究[J]. 杨金萍,王春梅,魏恒勇,陈旸. 耐火材料. 2016(04)
[4]Gd2O3-Yb2O3-Y2O3-ZrO2热障涂层材料的热物理性能[J]. 李嘉,谢铮,何箐,邹晗,吕玉芬. 表面技术. 2015(09)
[5]CMAS环境下电子束物理气相沉积热障涂层的热循环行为及失效机制[J]. 苗文辉,王璐,郭洪波,彭徽,王凯,宫声凯. 复合材料学报. 2012(05)
[6]稀土锆酸盐热障涂层材料研究进展[J]. 项建英,陈树海,黄继华,周国栋,梁文建,汪瑞军,何箐. 材料导报. 2012(01)
[7]铒/镱掺杂多金属氧酸盐的制备及其近红外发光性研究[J]. 马冬云,孟祥清,吴莉莉,宋春香. 云南民族大学学报(自然科学版). 2011(04)
[8]电子束物理气相沉积YSZ热障涂层研究[J]. 于海涛,宋希文,牟仁德,何利民,谢敏,周芬,安胜利. 稀土. 2011(03)
[9]新型稀土锆酸盐材料研究进展[J]. 刘占国,欧阳家虎,夏校良,相珺,周玉. 中国材料进展. 2011(01)
[10]超音速喷涂粘结层对热障涂层抗氧化性能的影响[J]. 董允,任志敏,林晓娉,王志平,丁坤英. 机械工程学报. 2010(20)
博士论文
[1]Sm2Zr2O7-NiCr2O4高发射率热障涂层材料研究[D]. 李涛.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]具有热障涂层的导向叶片的复合冷却数值研究[D]. 胡冰城.中国科学技术大学 2016
[2]Gd2O3-NiO共掺对钇稳定氧化锆材料隔热性能影响的研究[D]. 舒焕烜.昆明理工大学 2016
[3]热障涂层粘结层成分优化设计研究[D]. 邱琳.上海交通大学 2014
[4]Er2O3,Yb2O3,Y2O3掺杂对La2Zr2O7热障涂层材料结构与性能的影响[D]. 张永和.内蒙古科技大学 2014
[5]CMAS腐蚀热障涂层残余应力与断裂韧性测试分析[D]. 王大朋.湘潭大学 2014
[6]高温钛合金表面YSZ热障涂层性能研究[D]. 张可召.哈尔滨工业大学 2012
[7]稀土六铝酸盐热障涂层材料的制备及其热物理性能研究[D]. 王元红.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3721976
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3721976.html
