新型纳米陶瓷热防护涂层材料及其应用

【作者】 张晓东； 王铀；

【机构】 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院； 黑龙江省表面工程学会；

【摘要】 先进飞机迫切需要高性能的国产航空发动机,舰船、电力装备等迫切需要高性能的燃气轮机。被广泛应用在航空发动机和燃汽轮机叶片上的热障涂层（TBC）就是一种可以保护高温合金基体免受高温氧化和腐蚀,起到隔热、提高发动机进口温度和提高发动机推重比作用的陶瓷涂层材料。（7±1）%Y₂O₃稳定的ZrO₂（即8YSZ）材料被用做热障涂层材料已几十年。尽管研究表明纳米8YSZ涂层效果更佳,但随着对航空发动机和燃气轮机性能要求的提高,即使采用这种材料体系的纳米结构热障涂层也还是无法满足更高温度下的服役需求。所以,发展高性能热防护涂层材料不仅要使材料具有纳米级晶粒尺寸,还要努力研发新型的材料体系。如含稀土锆酸盐材料的热障涂层可以比8YSZ热障涂层有更高的使用温度,而在陶瓷基复合材料（CMC）表面上制备的稀土硅酸盐环境障涂层（EBC）又为我们带来了更新的发展机遇。然而,不论对于何种材料体系的涂层,纳米化都会赋予热防护涂层以更加优异的性能。本报告基于纳米改性和纳米结构粉体再造粒的设计理念,制备力学和热学性能十分优异的氧化物基陶瓷复合材料,通过初始粉体调控达到陶瓷材料补强增韧的效果,为造就更高性能的新一代纳米结构陶瓷热防护涂层提供了理论和实验依据。更多还原