稀土氧化物陶瓷材料在热障涂层上的应用现状.pdf

第36卷第2期2007年4月表面技术
Vol.36No.2Apr.2007SURFACETECHNOLOGY61

稀土氧化物陶瓷材料在热障涂层上的应用现状

刘保福1,詹肇麟1,翟志清2
(1.昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650093;2.中国石油化工股份有限公司洛阳分公司,河南洛阳471012)

[摘要]航空发动机技术的发展,要求热障涂层用陶瓷材料应具有更低的热导率和更高的相稳定性能。由于稀土氧化物陶

瓷材料在热障涂层上的广泛应用,综述了稀土氧化物涂层、镧铝氧化物及稀土氧化物(一元、二元、多元)稳定ZrO2等热障涂层材料
的研究现状。结果指出进一步的研究应集中于3个方面:1)采用合适的方法提高稀土氧化物的高温相稳定性;2)改进镧铝氧化物

的热物理性能;3)采用合适的氧化物对ZrO2基热障涂层材料进行掺杂,以进一步改善其热物理性能等。
[关键词]氧化物;热障涂层;热物理性能;掺杂;陶瓷
[中图分类号]TG174.453[文献标识码]A[文章编号]1001-3660(2007)02-0061-04

ApplicationStatusofRareEarthOxidesCeramicMaterials
onThermalBarrierCoatings
LIUBao2fu1,ZHANZhao2lin1,ZHAIZhi2qing2
(1.FacultyofMechanicalandElectricalEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,
Kunming650093,China;2.SINOPECLuoyangCompany,Luoyang471012,China)
[Abstract]Withthedevelopmentofaeroturbineenginestechnology,itrequiresthatceramicsforthermalbarrier
coatingshavelowerthermalconductivityandhigherphasestability.Becauseoftheextendinguseofoxidesceramicmate2
rialsonthermalbarriercoatings,theresearchstatusofoxidesceramicsmaterialssuchasrare2earthoxidescoatings,lan2

thanum2aluminumoxidesandZrO2dopedwithoxides(onetype,twotypesandmultitype)weresummarized.Itispoint2
edthatfutureresearchshouldaimatthefollowingaspectswhichincludeenhancingthephasestabilityathightemperature
ofrareearthoxidesbyappropriatemethods,improvingthermo2physicalpropertiesoflanthanum2aluminumoxidesanddo2

pingtheZrO22basedceramicmaterialsforthermalbarriercoatingswithappropriateoxidesinordertoimprovethethermo2
physicalproperties.
[Keywords]Oxides;Thermalbarriercoatings;Thermo2physicalproperties;Doping;Ceramic

在这种背景下,本文综述了氧化物热障陶瓷材料的应用现状,并
0引言指出了其未来的发展方向。

热障涂层由于其优异的隔热性能而广泛用于保护航空发动1稀土氧化物涂层
机高温部件,至今已有20多年的历史[1]。选择的热障涂层陶瓷
[2]
材料应具备以下基本功能:1)熔点高;2)在室温与工作温度由于稀土元素一般具有较高的熔点,早在1991年就有学者
之间的温度范围内没有相变;3)热导率低;4)化学稳定性高;5)研究用稀土氧化物的混合物来制备热障涂层,稀土氧化物涂层
热膨胀系数与金属基体接近)与金属基体具有良好的结合
;6的主要相组成一般是La2O3、CeO2、Pr2O3和Nb2O5。与ZrO2相
力;7)烧结收缩率低,其中以热膨胀系数、热导率和高温稳定性比,稀土氧化物涂层具有较低的热扩散系数和较高的热膨胀系
最为重要。数,因此有潜力用作热障涂层材料,但缺乏该类材料用于热障涂
近年来,随着航空发动机向高推重比、高流量比、高涡轮进[2]
层的可行性的进一步报道。在1000℃以