中国有研集团有研稀土新材料股份有限公司黄小卫、杨娟玉团队：基于纳米稀土锆酸盐的热障涂层材料研究进展

     2023年10月10日

转载自微信公众号：【中国稀土学报中英文版】

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【文献信息】钟祥熙, 王宁, 杨娟玉*, 梁悦, 冯宗玉, 黄小卫*. 基于纳米稀土锆酸盐的热障涂层材料研究进展. 中国稀土学报, 2023;41(1):126-136.

前  言

稀土锆酸盐材料因其独特的晶体结构、优异的高温稳定性、低热导率等优点被认为是最具应用前景的新型热障涂层材料之一。掺杂、高熵化以及第二相增韧作为改善稀土锆酸盐材料热膨胀系数低、断裂韧性差等问题的常用手段而被广泛研究。基于近20年来热喷涂纳米涂层的发展与成功应用，纳米结构稀土锆酸盐材料有望成为新型热障涂层技术获得突破的关键。本文首先简述了稀土锆酸盐热障涂层材料的研究进展，然后将稀土锆酸盐原料粉体纳米化对热障涂层材料的热导率、热膨胀系数、断裂韧性及抗烧结性能的影响规律进行归纳和总结。在此基础上，分析了稀土锆酸盐纳米热障涂层材料的制备及涂层性能研究中存在的问题并指出其发展方向。

图文摘要

本文综述了纳米稀土锆酸盐热障涂层材料的导热性能、热膨胀系数、断裂韧性和抗烧结性能。纳米结构的稀土锆酸盐材料将促进新一代耐超高温、长寿命热障涂层的工程应用。

主要内容

稀土锆酸盐由于具有优异的高温稳定性以及更低的热导率等特点，被认为是最有前景的新型热障涂层材料之一。美国联合技术公司的 Maloney于1996年申请了该类新型热障涂层材料的首个专利。Gd₂Zr₂O₇基热障涂层也已被美国普惠公司在军用航空发动机上实现应用，相关材料和技术严格封锁。中国也开展了系列的稀土锆酸盐热障涂层研究，但其较低的热膨胀系数和断裂韧性仍亟需优化改善。掺杂、高熵化、第二相增韧以及晶粒纳米化是提升稀土锆酸盐热障涂层性能的有效方法，其中关于掺杂、高熵化的研究进展已有论文进行综述。本文主要结合近年来国内外稀土锆酸盐材料的研究结果，着重论述稀土锆酸盐纳米粉体对热障涂层性能提升的研究进展。