等离子喷涂LaTi2Al9O19热障涂层的微观组织结构及热物理性能.pdf

航空学报 A c t aA e r o n a u t i c ae tA s t r o n a u t i c aS i n i c a J u n2 52 0 1 3V o l3 4N o 61 4 8 5 1 4 9 2 I S S N1 0 0 0 6 8 9 3O N1 1 - 1 9 2 9 V h t t p ：h k x b b u a a e d u c n h k x b b u a a e d uC R 等离子喷涂L a T i 2 A 1 90 1 9 热障涂层的微观组织 结构及热物理性能 郝维维1 ，郑蕾1 2 一，郭洪波1 2 ，宫声凯1 2 ，徐惠彬1 2 1 北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京 1 0 0 1 9 1 2 北京航空航天大学特种功能材料与薄膜技术北京市重点实验室，北京 1 0 0 1 9 1 摘要：第一代热障涂层( T B C s ) 由氧化钇部分稳定的氧化锆( Y S Z ) 陶瓷隔热层和金属粘结层组成，该涂层长期使用温 度低于12 0 0 。随着先进航空发动机向着高推重比发展，迫切要求发展新一代超高温、高隔热热障涂层材料。 L a T i 2 A 1 9 0 1 9 ( L T A ) 在15 0 0 长期保持相稳定，是一种非常有前景的超高温热障涂层候选材料。本文采用大气等离子 喷涂( A P S ) 制备了I 。T A 涂层，研究了喷涂工艺对涂层微观组织结构和热物理性能的影响。结果表明沉积态涂层中含少 量的非晶态，在8 6 0 和11 3 0 出现晶化峰。等离子喷涂过程中L a 。0 。挥发量较多，导致沉积态涂层中L a 元素与原 始粉末相比含量偏低，而其他组分的化学成分随喷涂功率变化不大。L T A 涂层的热扩散系数在14 0 0 下为0 3 0 4 m 秆s ，热导率为1 1 1 6W m _ 1 K 一。10 5 0 经过2 0 小时热处理后，得到晶化的涂层在晶化温度范围内的热 扩散系数和热导率值均增大。随着喷涂功率减小，涂层孔隙率增加，热导率减小。 关键词：热障涂层；陶瓷；L a T i 。A 1 。O ，。；等离子喷涂；热导率 中图分类号：V 2 6 1 9 3文献标识码：A文章编号：1 0 0 0 6 8 9 3 ( 2 0 1 3 ) 0 61 4 8 5 0 8 热障涂层( T B C s ) 能够有效地保护在高温条 件下服役的发动机热端部件，以提高涡轮前进I = I 温度( T I T ) ，降低热端部件所需的冷却空气量，从 而提高发动机的效率和使用温度。有资料表明， 一级涡轮叶片表面涂覆T B C s 后，可使冷却空气 流量减少5 0 ，比油耗减少1 2 ，叶片寿命 提高数倍口 。热障涂层体系通常由具有抗氧化性 能的金属粘结层和具有隔热效果的陶瓷层组成。 Y 。O 。部分稳定的z r O 。( Y S Z ) 能在12 0 0 下长 期服役，是目前得到工业应用的标准陶瓷层材料。 但是在更高温度下Y S Z 陶瓷层易发生相变和烧 结，导致产生裂纹并引起热导率提高，加速了涂层 的失效 2 。3 。因此，研究能在更高温度下服役的热 障涂层材料是解决下一代涡轮发动机发展的一大 关键技术。目前新型热障涂层材料的研究集中在 以下一些工作：多元稀土氧化物掺杂稳定氧化 锆 4 。5 、烧绿石结构氧化物L a 。Z r 。O ， 6 _ 、萤石结 构氧化物L a ：C e 。O ， 8 。9 、磁铁铅矿结构氧化物 L a M g A l l l O l 9 1 叩等。其中L a 2 Z r 2 0 ，( L Z ) 陶瓷隔 热材料，其热导率为( 1 6W n l _ 1 K 一， 10 0 0 ) ，低于传统的Y S Z 材料，在室温至熔点 温度范围内，热稳定性好，氧扩散率低，但是其热 膨胀系数低( 9 1 1 0 _ 6K _ 1 ) 和断裂韧性较 差 6 7 1 ；L a ：C e ：O ，块材具有非常低的热导率( 0 6 收稿日期：2 0 1 2 0 7 2 5 ；退修日期：2 0 1 2 0 8 - 1 6 ；录用日期：2 0 1 2 0 9 1 8 ；网络出版时间：2 0 1 2 0 9 2 51 0 ：5 5 网络出版地址：W W W c n k i n e t k c m s d e t a i l 111 9 2 9 V 2 0 1 2 0 9 2 5 1 0 5 50 0 2 h t m I 基金项目：国家自然科学基金( 5 1 0 7 1 0 1 3 ) ；国家重点基础研究发展计划( 2 0 1 0 0 8 6 3 1 2 0 0 ，2 0 1 2 C B 6 2 5 1 0 0 ) * 通讯作者T e l ：0 1 0 - 8 2 3 1 7 1 1 7 E - m a i l ：z h e n g l e i b u a a e d u c n 韵用格武tH a oW W Z h e n g L tG u o H B ，e t a l M i c r o s t r u c t u r e a n d t h e r m o - p h y s i c a l p r o p e r t i e so f p l a s m as p r a y e d L a T i 2 A 1 9 0 1 9 t h e r m a l b a r r i e r c o a t i n g s A c t aA e r o n a u t i c ae tA s t r o n a u t i c aS i n i c a ，2 0 1 3 3 4 ( 6 ) ：1 4 8 5 1 4 9 27 郝维维郑蕾，郭洪波，等i 等离子喷涂 L a T i z A I s O ；9 热障涂层的微观组织结构及热物理性能。航空学报2 0 1 3 ，3 4 ( 6 ) ：1 4 8 5 - 1 4 9 2 万方数据 航空学报 J u n2 52 0 1 3V o I3 4N o 6 W m _ 1 K ，10 0 0 ) 、低比热( O 4 3J g _ 1 K 1 ) 、高的热膨胀系数( 1 2 6 x1 0 _ 6K ，3 0 0 12 0 0 ) 以及高温相稳定性，但其热膨胀系数在 1 8 0 3 0 0o C 低温范围内急剧下降，会使涂层过早 失效89 | 。 L a T i ：A 1 。O ，。( L T A ) 单胞体积庞大，晶胞对 称性低，是磁铁铅矿结构的4 倍，并包含复杂的插 层结构。在本课题组前期研究中发现，L T A 具有 较低的热导率和较高的热膨胀系数，只具有单一 的L T A 相，而且能在15 0 0 长期保持相稳 定口川，是一种非常有前景的超高温热障涂层候选 材料。由于其断裂韧性低 12 | ，L T A 热障涂层的 热循环寿命较短，前期工作利用等离子喷涂法制 备了L T A Y S Z 双陶瓷层结构热障涂层，在表面 温度13 0 0 5 0 下高温燃气模拟热循环寿命达 20 0 0 次以上m ，在表面温度12 0 0 5 0 的条件 下，寿命达到40 0 0 次以上 14 | ，显示出优良的抗热 震性能。 L T A 是一种具有很大应用前景的热障涂层 材料，但前期工作主要集中在L T A 块材性能和 涂层寿命的研究，而有关L T A 涂层制备工艺及 其对涂层性能影响的研究尚未开展。为充分发挥 L T A 热障涂层材料的应用潜力，有必要对L T A 热障涂层的等离子喷涂制备工艺及其对涂层结构 和性能的影响开展研究。因此，本文采用不同的 等离子喷涂工艺条件制备了L T A 热障涂层，并 研究了制备工艺对L T A 热障涂层微观组织结构 及热物理性能的影响。 1 实验 实验选用L a ：O 。粉( 纯度9 9 9 9 ) 、T i O z 粉 ( 纯度9 9 7 ) 和A 1 。0 3 粉( 纯度9 9 7 ) 作为原 料，按摩尔比l ：4 ：9 配比混合，采用湿法球磨混 合1 小时。料浆烘干后，置于马弗炉中以3 m i n 的升温速率升至15 0 0 ，保温2 4 小时，经过固 相反应合成L T A 粉末。采用喷雾干燥造粒提高 粉末的流动性，得到适合等离子喷涂用球形粉末。 采用不同的大气等离子工艺( D Z P 5 0 等离子 喷涂系统) 在不锈钢基体上喷涂制备L T A 热障 涂层，涂层厚度为1m m 左右，采用化学腐蚀的方 法对基体进行剥离，获得了独立的L T A 涂层。根 据文献报道L T A 材料的熔点约为l8 0 0 15 | ，是 低熔点的陶瓷材料。前期工作 1 4 1 制备的L T A 涂 层的孔隙率较低( 8 ) ，导致热导率较高。故本文 选取较低的输出功率和较大的喷涂距离以期获得 具有较高孔隙率的涂层。同时前期工作中 1 1 。1 4 L T A 涂层整体为非晶态无定形相，非晶相沉积态 涂层在晶化过程中会产生体积收缩，引发微裂纹 的产生，影响其循环寿命。故选取具有不同喷涂 功率的3 种工艺，研究不同功率条件对L T A 涂 层晶化程度的影响。旨在提高涂层孔隙率的同时 减少涂层中非晶相的产生。等离子喷涂的喷涂功 率为喷涂电流与等离子弧电压的乘积，喷涂电压 的升高依赖于H 。的调节，所以通过调节电流和 H 。流量控制喷涂功率。喷涂工艺参数如表1 所示。 表1 大气等离子喷涂L T A 涂层的工艺参数 T a b l e1S p r a yp a r a m e t e r sf o rL T Ac o a t i n g s 。S 。a 小m p l e u ，r A r e n t P 卿o w e r 。A r H 1 2 忿P o w d e ra S 警p r a y L hn u m b e r Ak w ( _ 1 ) ，：1 、， 采用X 射线分析涂层的相组成，差热分析 ( D S C ) 的方法分析涂层的相稳定性，用扫描电镜 ( S E M ) 观察涂层的微观形貌。I C P A E S ( 电感耦 合等离子体发射光谱仪) 方法对涂层进行了成分 分析。用柯普定律计算涂层的比热容，阿基米德 法测量涂层的密度，激光脉冲法测量涂层的热扩 散系数。 2 结果与分析 2 1 合成L T A 粉末的表征 图1 为固相反应制备的L T A 粉体的X 射线 衍射( X R D ) 图谱与标准P D F 卡片衍射峰的对应 图，两者能进行很好的匹配，说明固相反应制备的 粉末为单一的L T A 相粉末。制备粉末经造粒处 理后扫描电镜形貌( S E M ) 如图2 所示，粉末颗粒 粒径分布在5 0 1 5 0 肚m ，大部分呈凹球形。 万方数据 郝维维等：等离子喷涂L a T i 2 A 1 9 【) 。热障涂层的微观组织结构及热物理性能 图1L T A 粉末的X R D 图谱及L T A 标准衍射卡片 F i g 1 X R Dp a t t e r n so fL T Aa n dt h eJ C P D Sc a r do fL T A 图2 喷雾干燥L T A 粉末的S E M 形貌 F i g 2S E Mm i c r o g r a p ho fs p r a y d r i e dL T Ap o w d e r s 2 2L T A 涂层的相稳定性及相组成 图3 为3 种制备工艺条件下L T A 涂层的差 示扫描量热仪( D S C ) 曲线，从室温加热到13 5 0 ， 奄 E E 誊 o 葛 士 T e m p e r a t u r e 。C 图3L T A 涂层的D S C 曲线 F i g 3 D S Cc u r v e so fa s s p r a y e dL T Ac o a t i n g s 沉积态涂层在8 6 0 和11 3 0 附近出现放热峰。 由于L T A 相结构单一，且在15 0 0 能长期保持 相稳定 1 1 | ，排除相变的可能。针对等离子喷涂的 工艺特点，喷涂过程中，等离子弧具有相当高的温 度，冷却时间较短，导致部分L T A 熔融粒子的冷却 梯度较大，来不及晶化会形成非晶相，故判定放热 峰所处温度段对应涂层中少量非晶的晶化过程。 图4 为3 种制备工艺条件下I 。T A 涂层沉积 态的X R D 图谱和标准P D F 卡片衍射峰的对应 图。由于涂层中存在少量的非晶相，3 种工艺条 件下的沉积态涂层X R D 图谱均只显示了大部分 的L T A 特征峰。在10 5 0 将涂层热处理2 0h ， 得到的X R D 图谱及L T A 标准衍射卡片如图5 所示。由图5 可见，3 种喷涂工艺制备的热障涂 层的衍射峰均显现了全部的L T A 特征峰，呈现 了单一的L T A 相，说明涂层完成了晶化。 图4L T A 涂层沉积态的X R D 图谱及L T A 标准衍射卡片 F i g 4 X R Dp a t t e r n so fa s s p r a y e dL T Ac o a t i n g sa n dt h e J C P D Sc a r do fL T A 2 0 ( 。) 图5 10 5 0 热处理2 0h 的L T A 涂层X R D 图谱及I 。T A 标准衍射卡片 F i g 5 X R Dp a t t e r n so fL T Ac o a t i n g sh e a tt r e a t e da t 10 5 0 f o r2 0ha n dt h eJ C P D Sc a r do fL T A 万方数据 航 空 学报 J u n 2 52 0 1 3V o I 3 4N o 6 2 3L T A 涂层形貌表征 图6 ( a ) 、图6 ( b ) 和图6 ( c ) 分别对应L T A l 、 I 。T A 2 和L T A 3 沉积态涂层的表面S E M 形貌， 从图中可以看出，3 种工艺条件下的L T A 涂层表 面均呈现出粗糙不平的形貌。粗糙区域为疏松多 孔状，在喷涂过程中粉末颗粒的熔化不完全；平坦 区域相对光滑致密，喷涂粉末熔化比较充分。随 着功率的减小，涂层表面形貌中疏松多孑L 的区域 逐渐增多。图6 ( d ) 、图6 ( e ) 和图6 ( f ) 分别对应 L T A l 、L T A 2 和L T A 3 沉积态涂层的截面S E M 形貌，从图中可以看出，涂层存在尺寸不均的孔 隙，随着喷涂功率减小，涂层中的微孑L 数量增多， 涂层结构更疏松。 ( c ) L T A 3s u r f a c e( f ) L T A 3c r o s s s e c t i o n 图6L T A 沉积态涂层表面形貌和截面形貌 F i g 6M i c r o g r a p h so fs u r f a c ea n dc r o s s s e c t i o n so ft h ea s s p r a y e dL T Ac o a t i n g s 如前文所述，等离子喷涂功率依赖于电流和 H 。流量的共同控制，L T A 2 和L T A 3 涂层工艺参 数电流和H 。流量增大，使喷涂功率增大，等离子 弧热焓逐渐增加。喷涂过程中L T A 粉末熔化情 况好，熔融的液滴表面张力减小，冲击力增大， L T A 熔融液滴以高速碰撞基体并能得到较好的 铺展变形，形成较致密的涂层。而L T A l 涂层功 率最低，等离子弧的焓值和热导率低，L T A 粉末 在等离子射流中受热程度会稍弱，部分粒子可能 会熔化不充分，在撞击基板的时候变形程度稍弱， 容易形成搭接在一起的疏松结构。因此随着功率 的减小，喷涂过程中熔化不完全的粉末颗粒会增 多，导致涂层表面形貌中疏松多孔的区域逐渐增 多，截面形貌中孔隙增加，涂层结构更疏松。 2 4L T A 涂层的成分 表2 为I C P 法对原始粉末和L T A 沉积态涂 层进行成分分析的结果，该方法不适用于O 元 素，故只列出L a 、T i 和A 13 种元素的测试结果。 3 种工艺条件下沉积态L T A 涂层中L a 元素与原 始粉末相比含量偏低5 左右，而其他组分的化 学成分随喷涂功率变化不大。这是由于喷涂过程 中，等离子体具有相当高的温度( 1 00 0 0 ) ， L T A 粉末部分分解，L a ：0 。的蒸汽压比较高 1 6 | ， 导致挥发量相对较多，涂层中L a 元素偏低。在 后续研究过程中，可以适当在喷涂粉末中增加L a 元素占的比例，以获得符合化学计量比的L T A 涂层。 表2L T A 沉积态涂层成分 T a b l e2 C o m p o s i t i o n so ft h ea s - s p r a y e dL T Ac o a t i n g s 2 5 L T A 涂层的热导率 采用如下公式计算涂层的热导率： 一C p J D A ( 1 ) 式中：疗为涂层的热导率；c ，为涂层的比热容；l D 为涂层的密度；A 为涂层的热扩散系数。其中比 万方数据 郝维维等：等离子喷涂L a T iz A l 。O 。热障涂层的微观组织结构及热物理性能 热容为采用柯普定律计算得到的热容值口1 I ，即化 合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容 之和。 采用阿基米德法测量涂层的密度，利用如下 公式u ： P 一丧P 。 一矿j 丽= 入w a t e r 心 式中：w 。为干燥样品在空气中的重量；w ：，为样 品被水饱和后在空气中的重量；W 。，为样品在 水中饱和后的重量；P 。为水的密度，本文 取1g c m 3 。 L T A 材料的理论密度为4 3 5g m 3 1 “，涂层 的密度及孑L 隙率如表3 所示。随着喷涂功率的减 小，涂层密度降低，孔隙率增加，与前文形貌分析 的结果一致。 表3L T A 涂层的密度及孔隙率 T a b l e3 D e n s i t ya n dp o r o s i t yo ft h eL T Ac o a t i n g s 用激光脉冲法测量涂层的热扩散系数，将剥 落的独立涂层加工成直径为1 2 7m m ，厚度约 1m m 的圆片试样，保持厚度均匀且上下两个端面 平行，用于测量。 图7 ( a ) 为3 种工艺条件下沉积态L T A 涂层 的热扩散系数与温度的关系曲线。从图7 ( a ) 可 以看出，在室温至8 0 0 温度范围内，L T A l ， L T A 2 和L T A 3 热障涂层热扩散系数随着温度升 高而降低，在8 0 0 9 0 0o C 温度段内，热扩散系数 急剧下降，当温度大于11 0 0 时，热扩散系数随 温度而升高。室温至9 0 0o C 温度范围内，声子传 热占主导作用，随着温度的升高，声子平均自由程 减小，振动能增加，导致热扩散系数降低8 I 。在 8 6 0o C 左右和11 3 0 左右，涂层的非晶无定形 相开始晶化重组，晶化过程中会释放热量，对测试 中热量从涂层中的传导起到一定的阻碍作用，导 致这一温度段热扩散系数降低。随着温度进一步 升高，热扩散系数随着温度升高而变大，这是因为 高温下，涂层的热能传递方式有两种，即声子和热 辐射，热辐射作用在1i 0 0 以上对涂层传热机 制影响变大，使热扩散系数升高口。3 种不同喷 涂工艺制备的L T A 热障涂层中，I T A l 热障涂层 热扩散系数最低，9 0 0 时1 # 工艺的涂层热扩散 系数为0 2 8m m 2 s，在14 0 0 时达到0 3 3 m m 2 s 一1 。图7 ( b ) 为不同工艺喷涂制备的L T A 热障涂层的热导率曲线图。由图7 ( b ) 可以看出， I T A l ，L T A 2 和L T A 3 热障涂层热导率曲线在 8 0 0 以前基本处于平缓状态，8 0 0o C 以后其变 化趋势与热扩散系数类似。这是由于在8 0 0 以 前涂I T A 的比热容值随温度呈增加的趋势， 8 0 0 以后比热容值趋于一个定值，经过式( 1 ) 计 算后的结果呈现如图走势。3 种不同喷涂工艺制 备的L T A 热障涂层中，L T A l 热障涂层热导率最 低，9 0 0o C 时达到最小值，热导率为0 9 8W m _ 1 K，9 0 0 以上随着温度升高而稍有增加， 14 0 0o C 的热导率约为1 1 8W m1 K 。 T e m p e r a t u r e 。C f a lT h e r m a ld i f f u s i v i t i e so f t h eL T Ac o a t i n g s T e m p e r a t u r e 。C ( b ) T h e r m a lc o n d u c t i v i t i e so f t h eL T Ac o a t i n g s 图7I 。T A 涂层的热扩散系数和热导率曲线 F i g 7 T h e r m a ld i f f u s i v i t i e sa n dt h e r m a lc o n d u c t i v i t i e so f t h eI ，T Ac o a t i n g s 影响热导率的因素主要有涂层的成分、相组 成和结构等。由前述分析可知，在3 种工艺条件 产_竖T_g巴=AI芍3口cou i E b L I 卜 万方数据 航空 学报 下，L T A 涂层的成分基本一致，沉积态I 。T A 涂层 中只存在一种I 。T A 相和少量的非晶相，微观形 貌分析和孔隙率分析结果显示3 种涂层结构差 别较大。为探究等离子喷涂制备L T A 热障涂 层中部分的非晶相对其热导率的影响，对完全 晶化处理的L T A 涂层热导率进行研究。将 I 。T A l 涂层在10 5 0 经过2 0 小时热处理后进 行测量，图8 为L T A l 涂层的沉积态和经过完 全晶化后的热扩散系数和热导率对比图。由图 8 可知，晶化后的涂层只有晶化温度范围内的热 扩散系数和热导率值略微增大，9 0 0 时热扩散 系数由0 2 8m m 2 s _ 1 增大至0 3 0m l T l 2 S ， 热导率由0 9 8W m _ 1 K _ 1 增大至1 1 2W m _ 1 K 。说明沉积态L T A 涂层中所含的部 分非晶相对热导率整体的影响不大，晶化温度 段内热导率低是因为测量过程中晶化放热对测 试传热起到了一定阻碍作用。所以，3 种工艺条 件下影响热导率的主要因素是L T A 涂层的结 构。由上述涂层微观形貌分析和孔隙率分析可 知，随着喷涂功率的减小，喷涂过程中熔化不完 全的粉末颗粒会增多，导致涂层结构更疏松， I 。T A l 的喷涂功率最低，涂层的孔隙率最高，导 致L T A l 的热扩散系数和热导率最低。这是因 为热传导过程中，孔隙可以造成声子的传播路 径紊乱，降低声子平均自由程，阻碍声子的传 播，从而降低涂层的热导率 19 】。 T e m p e r a t u r e 。C 图8I T A l 涂层热扩散系数和热导率曲线( 沉积态和 10 5 0 ，2 0h 热处理态) F i g 8 T h e r m a ld i f f u s i v i t i e sa n dt h e r m a lc o n d u c t i v i t i e so f L T A lc o a t i n g ( a s s p r a y e da n da n n e a l e da t10 5 0o C f o r2 0h ) 3结论 1 ) L T A 沉积态涂层含少量的非晶态，在 8 6 0 和I1 3 0 出现晶化峰。在10 5 0 热处 理2 0h 后涂层完成晶化。 2 ) 3 种工艺条件下沉积态I 。T A 涂层中L a 元素与原始粉末相比含量偏低5 左右，而其他 组分的化学成分随喷涂功率变化不大。 3 ) 随着喷涂功率减小，L T A 涂层的密度降 低，最低值约为3 5 8g c m 3 ，涂层孔隙率增大，最 大值约为1 7 6 1 。 4 ) 沉积态L T A 涂层的热扩散系数在 14 0 0 下介于0 3 0 4m m 2 s 一，热导率介 于1 1 1 6W m _ 1 K，随喷涂功率的降低 而减小。在10 5 0 经过2 0h 热处理后得到晶 化的涂层在晶化温度范围内的热扩散系数和热导 率值均略微增大。 参考文献 1 G u oHB ，G o n gSK ，X uHB P r o g r e s si nt h e r m a lb a r r e r c o a t i n gf o ra d v a n c e da e r o e n g i n e s M a t e r i a l sC h i n a ，2 0 0 9 ， 2 8 ( 9 - 1 0 ) ：1 8 2 6 ( i nC h i n e s e ) 郭洪波，宫声凯，徐惠彬先进航空发动机热障涂层技术 研究进展中国材料进展，2 0 0 9 ，2 8 ( 9 - 1 0 ) ：1 8 2 6 2 3 H a r m s w o r t hPD ，S t e v e n sR P h a s ec o m p o s i t i o na n d p r o p e r t i e so fp l a s m a s p r a y e dz i r c o n i at h e r m a lb a r r i e rc o a t i n g s J o u r n a lo fM a t e r i a l sS c i e n c e ，1 9 9 2 ，2 7 ( 3 ) ：6 1 l6 1 5 3 M i l l e rRA T h e r m a lb a r r i e rc o a t i n g sf o ra i r c r a f te n g i n e s ： h i s t o r ya n dd i r e c t i o n s J o u r n a lo fT h e r m a lS p r a yT e c h n o l o g y ，1 9 9 7 ，6 ( 1 ) ：3 54 2 4 T h o r n t o nJ ，M a j u m d a rA ，M c A d a mG E n h a n c e dc e r i u m m i g r a t i o ni nc e r i a s t a b i l i z e dz i r c o n i a S u r f a c ea n dC o a t i n g s T e c h n o l o g y ，1 9 9 7 ，9 4 9 5 ：1 1 21 17 5 M a t s u m o t oM ，Y a m a g u c h iN ，M a t s u b a r aH I o wt h e r m a lc o n d u c t i v i t ya n dh i g ht e m p e r a t u r es t a b i l i t yo fZ r ( ) 2 一 Y 2 0 3L a 2 0 3c o a t i n g sp r o d u c e db ye l e c t r o nb e a mP V D S c r i p t aM a t e r i a l i a ，2 0 0 4 ，5 0 ( 6 ) ：8 6 7 - 8 7 1 6 V e nR ，S t O v e rD N e wt h e r m a lb a r r i e rc o a t i n g sb a s e d o np y r o e h l o r e Y S Zd o u b l el a y e rs y s t e m s I n t e r n a t i o n a l J o u r n a lo fA p p l i e dC e r a m i cT e c h n o l o g y ，2 0 0 5 ，1 ( 4 ) ：3 5 1 3 6 1 7 3 V e nR ，C a oXQ ，T i e t zF ，e ta 1 Z i r c o n a t e sa sn e wm a t e r i a l sf o rt h e r m a lb a r r i e rc o a t i n g s J o u r n a lo ft h eA m e r i c a nC e r a m i cS o c i e t y ，2 0 0 0 ，8 3 ( 8 ) ：2 0 2 32 0 2 8 E 8 C a oXQ ，V a l a e nR ，F i s c h e rW ，e ta 1 L a n t h a n u m c e r i u m O x i d ea s at h e r m a lb a r r i e rc o a t i n gm a t e r i a lf o rh i g h t e m 一1_)IT暑享一吾芝芑np口ou焉口七oLI卜 4 2 O 8 6 1 1 1 O O 万方数据 郝维维等：等离子喷涂L a T i z A l 。O 。热障涂层的微观组织结构及热物理性能 1 4 9 1 9 1 0 3 1 l J 1 2 3 1 3 1 4 3 1 5 16 3 p e r a t u r ea p p l i c a t i o n s A d v a n c e dM a t e r i a l s ，2 0 0 3 ，1 5 17 ( 1 7 ) ：1 4 3 8 1 4 4 2 M aW ，G o n gSK ，X uHB ，e ta 1 O ni m p r o v i n gt h ep h a s e s t a b i l i t ya n dt h e r m a le x p a n s i o nc o e f f i c i e n t so fl a n t h a n u m c e r i u mo x i d es o l i ds o l u t i o n s S c r i p t aM a t e r i a l i a ，2 0 0 6 ， 5 4 8 ：1 5 0 51 5 0 8 G a d o wR ，S c h f i f e rG C e r a m i ce n g i n e e r i n ga n ds c i e n c e p r o c e e d i n g s U s t u n d a gEe d 2 3 r dA n n u a lC o n f e r e n c eo n C o m p o s i t e s A d v a n c e d C e r a m i c s W e s t e r v i l l e ，O H ， 1 9 9 9 ，2 0 ( 4 ) ：2 9 - 3 0 0 X i eXY ，G u oHB ，G o n gSK ，e ta 1 L a n t h a n u m t i t a n i u m a l u m i n u mo x i d e ：an o v e lt h e r m a lb a r r i e rc o a t i n gm a t e r i a lf o ra p p l i c a t i o n sa t13 0 0 J o u r n a lo ft h eE u r o p e a n C e r a m i cS o c i e t y ，2 0 1 1 ，3 1 ( 9 ) ：1 6 7 7 16 8 3 X i eXY G u oHB ，G o n gSK M e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f L a T i 2A 1 90 1 9a n dt h e r m a lc y c l i n gb e h a v i o r so fp l a s m a s p r a y e dL a T i zA 1 90 19 Y S Zt h e r m a lb a r r i e rc o a t i n g s J o u r n a lo fT h e r m a lS p r a yT e c h n o l g y ，2 0 1 0 ，19 ( 6 ) ： 1 1 7 9 1 1 8 5 X i eXY G u oHB ，G o n gSK ，e ta 1 T h e r m a lc y c l i n gb e h a v i o ra n df a i l u r em e c h a n i s mo fL a T i 2A 1 90 1 9 Y S Zt b e r m a lb a r r i e rc o a t i n g se x p o s e dt Og a sf l a m e S u r f a c ea n d C o a t i n g sT e c h n o l o g y ，2 0 1 1 ，2 0 5 ( 1 7 ) ：4 2 9 1 4 2 9 8 X i eXY S t u d yo nt h et h e r m o p h y s i c a lp r o p e r t i e sa n d h i g ht e m p e r a t u r es t a b i l i t yo fL a T i zA 1 90 19t h e r m a lb a r r i e r c o a t i n g s B e i j i n g ：S c h o o lo fM a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，B e i h a n gU n i v e r s i t y ，2 0 1 1 ( i nC h i n e s e ) 谢小云L a T i 2 A 1 9 0 19 热障涂层热物理性能及高温定性研 究北京：北京航空航天大学材料科学与工程学 院，2 0 1 1 _ M o r g a nPED P r e p a r i n gn e we x t r e m e l yd i f f i c u l t t O f o r m c r y s t a ls t r u c t u r e s M a t e r i a l sR e s e a r c hB u l l e t i n ，19 8 4 ，19 ( 3 ) ：3 6 9 - 3 7 6 S c h u l zU ，S a r u h a nB ，F r i t s c h e rK ，e ta 1 R e v i e wo na d v a n c e dE B - P V Dc e r a m i ct o p c o a t sf o rT B Ca p p l i c a t i o n s I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fA p p l i e dC e r a m i cT e c h n o l o g y ， 2 0 0 4 ，l ( 4 ) ：3 0 2 - 3 1 5 1 8 1 1 9 A S T MC 6 9 3 8 4 S t a n d a r dt e s tm e t h o df o rm e a s u r e m e n to f d e n s i t yo fg l a s sb yb u o y a n c y U S A ：A m e r i c a nS o c i e t yf o r T e s t i n ga n dM a t e r i a l s P h i l a d e l p h i a ，P A ，19 8 5 K i n g e r yWD T h e r m a lc o n d u c t i v i t y ：X I I ，t e m p e r a t u r e d e p e n d e n c eo fc o n d u c t i v i t yf o rs i n g l e p h a s ec e r a m i c s J o u r n a lo ft h eA m e r i c a nC e r a m i cS o c i e t y ，1 9 5 5 ，3 8 ： 2 51 - 2 5 5 C a oXQ T h e r m a lb a r r i e rc o a t i n gm a t e r i a l B e i j i n g ：S c i e n c eP r e s s ，2 0 0 7 ：1 6 3 16 4 ( i nC h i n e s e ) 曹学强热障涂层材料北京：科学出版社，2 0 0 7 ： 】6 1 - 】6 4 作者简介： 郝维维女，硕士研究生。主要研究方向：热障涂层。 T e l ：0 l O 一8 2 3 17 1 1 7 E m a i l ：h a o w e i l1 y a h o o c o m c n 郑蕾女，博士。助理研究员。主要研究方向：功能材料。 T e l ：0 1 0 - 8 2 3 1 7 1 17 E m a i l ：Z h e n g l e i b u a a e d u c n 郭洪波男，博士，教授，博士生导师。主要研究方向：高性能 发动机热防护涂层；薄膜科学与技术；电子束离子束表面改性。 T e l0 1 0 8 2 3 1 7 1 1 7 E m a i l ：g u o h o n g b o b u a a e d u c n 宫声凯男，博士，教授，博士生导师。主要研究方向：先进热 障涂层材料技术，先进轻质高温结构金属间化合物材料。 T e l ：0 1 0 8 2 3 3 9 0 0 3 E m a i l ：g o n g s k b u a a e d u c n 徐惠彬男，博士，教授，博士生导师，中国工程院院士。主要 研究方向：新型形状记忆合金、热障涂层和磁致伸缩材料等特种 功能材料。 T e l ：0 1 0 8 2 3 3 8 1 7 3 E m a i l ：x u h b b u a a e d u e n 万方数据 1 4 9 2航空学报 J u n2 52 0 1 3V 0 1 3 4N o 6 M i c r o s t r u c t u r ea n dT h e r m o - p h y s i c a lP r o p e r t i e so fP l a s m a S p r a y e dL a T i 2 A 1 9 0 1 9T h e r m a lB a r r i e rC o a t i n g s H A OW e i w e i l ，Z H E N GL e i 他* ，G U OH o n g b 0 1 “，G O N GS h e n g k a i l “，X UH u i b i n l 2 7 S c h o o lo fM a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，B e i h a n gU n i v e r s i t y ，B e i j i n g1 0 01 97 ，C h i n a 2 B e i j i n gK e yL a b o r a t o r yf o rA d v a n c e dF u n c t i o n a lM a t e r i a l sa n dT h i nF i l mT e c h n o l o g y ， B e i h a n gU n i v e r s i t y ，B e i j i n g 1 0 01 97 ，C h i n a A b s t r a c t ：C o n v e n t i o n a lt h e r m a lb a r r i e rc o a t i n g s ( T B C s ) c o n s i s t i n go fay t t r i as t a b i l i z e dz i r c o n i a ( Y S Z ) c e r a m i cc o a ta n da m e t a li cb o n dc o a tf o ri n d u s t r i a la p p li c a t i o nc a n n o tw o r kl o n ga b o v e12 0 0 W i t ha e r o - e n g i n e sd e v e l o p i n gt o w a r d sh i g h e r t h r u s t t o w e i g h tr a t i o ，i ti sn e c e s s a r yt od e v e l o pn e wc e r a m i cc o a t i n gm a t e r i a l sw i t hb e t t e rt h e r m a lb a r r i e rp e r f o r m a n c ef o r u l t r a - h i g ht e m p e r a t u r ea p p l i c a t i o n L a T i 2 A 1 9 0 1 9 ( L T A ) w a sp r o p o s e da sap r o m i s i n gc a n d i d a t ed u et oi t se x c e l l e n tp h a s es t a b i l i t ya t