【摘 要】
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热障涂层作为燃气轮机的核心技术之一,广泛应用于燃气轮机燃烧室、叶片、尾喷管及其他高温部件的热防护。因其长期服役的环境通常具有高温高压、强氧化、强腐蚀、强热冲击等恶劣条件,热障涂层陶瓷材料的选择极其严格。Gd2Zr2O7材料作为稀土锆酸盐体系中综合性能较好的材料之一,是极具发展潜力的超高温热障涂层材料,但其断裂韧性较差及热膨胀系数较低,故本文通过元素掺杂及涂层结构优化来提高涂层的性能,进而提供新型超
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热障涂层作为燃气轮机的核心技术之一,广泛应用于燃气轮机燃烧室、叶片、尾喷管及其他高温部件的热防护。因其长期服役的环境通常具有高温高压、强氧化、强腐蚀、强热冲击等恶劣条件,热障涂层陶瓷材料的选择极其严格。Gd2Zr2O7材料作为稀土锆酸盐体系中综合性能较好的材料之一,是极具发展潜力的超高温热障涂层材料,但其断裂韧性较差及热膨胀系数较低,故本文通过元素掺杂及涂层结构优化来提高涂层的性能,进而提供新型超高温热障涂层的备选材料。采用化学共沉淀-高温煅烧法制备了四种陶瓷粉末:Gd2Zr2O7、（Gd0.925Sc0.075）2Zr2O7、Gd2（Zr0.7Ce0.3）2O7、（Gd0.925Sc0.075）2（Zr0.7Ce0.3）2O7,对其结构及力学性能进行了分析,对比了 Sc/Ce单掺及双位共掺对Gd2Zr2O7的增韧效果,结果表明,双位掺杂对材料结构及力学性能的优化达到最佳效果。进一步制备了不同组分 Sc/Ce 共掺 Gd2Zr2O7 材料,研究了（Gd0.925Sc0.075）2Zr2-xCexO7（x=0.15,0.30,0.45,0.60）四种陶瓷样品的物相及微观结构、热物理及力学性能,并与Gd2Zr2O7进行对比,探索得到不同含量的Ce掺杂对四种共掺陶瓷材料的结构及性能的影响规律及微观机理。x=0.60时,（Gd0.925Sc0.075）2Zr1.40Ce0.60O7具有最优的综合性能,为最佳掺杂量。调整不同基体温度,通过大气等离子喷涂制备纯Gd2Zr2O7和（Gd0.925Sc0.075）2 Zr1.40Ce0.60O7热障陶瓷涂层。分别对比涂层结构及力学性能的差异,探讨了不同基体温度对锆酸钆涂层微观结构及性能的影响,通过优化喷涂工艺,为制备高性能的超高温涂层提供了依据。
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