热障涂层制备技术及陶瓷层材料的研究进展_魏绍斌
功能陶瓷材料研究进展综述
功能陶瓷材料的应用 研究 姓名：刘军堂___________ 学号: 23122837________ 班级: 机械1201_________ 任课老师：张志坚__________
功能陶瓷材料的应用研究 1.选择一个课题进行相关检索，要求对课题作简要分析，并在分析的基础上确定检索词，准确描述检索过程。（10分）（可选择其他课程中以论文方式考核的科目，如无此类题目，可自选或用备选题目） 功能陶瓷 功能陶瓷材料是具有特殊优越性能的新型材料，各国在基础与应用研究以及工程化方面，均给予了特殊重视，特别是在信息、国防、现代交通与能源产业中均将其置于重要地位。根据功能陶瓷材料的应用前景，本文介绍了功能陶瓷新材料的性能、应用范围，市场的开发应用现状和开发应用新领域，以及正在研发的高性能陶瓷材料；同时介绍了功能陶瓷材料今后的发展趋势。 关键词：功能陶瓷材料；应用现状；趋势 检索过程 第一步：进入“中国知网”主页，网址是“https://www.360docs.net/doc/8f5834827.html, 第三步：登录成功后会进入操作界面， 第四步：选择要检索的文献数据库。在操作界面上，中国知网将其文献分成了不同的库，我们根据自己的文献范围属性进行选择。 第五步：检索参数设置。在操作界面的上部，有搜索参数设置对话框。最好逐一填写。（1）检索项，系统对文献进行了检索编码，每一个文献都有一一对应的编码，一个编码就是一种检索项。点击检索项框右边的向下箭头，就能弹出所有检索项，选中一个就好。（2）检索词，填入要求系统搜索的内容。没有明确严格要求，不一定是词语。但是需要考虑到它应当与你选中的检索项相一致。如检索项用了“关键词”，就不能用一个长句等作检索词了。（3）文献时间选择，根据文献可能出现的年代，点击对话框右边的小三角就可以选了。需要说明的是，中国知网建立时间是1994年，所以1994年及其后的数据才是最全的。现在他们在逐渐补充1994年以前的文献数据，但是，全面性可能要差些。（4）排序，提示系统将找到的文献按什么顺序呈现。（5）匹配，即要求系统按自己的检索要求进行哪种精确程度的检索。如果你确定你的文献参数，那么选择“精确”，如果不确定，就选择“模糊”。 第六步：点击“搜索”就完成了第一阶段的操作了。然后就进入检索结果呈现的界面：中国知网2.rar（点击打开查看），中国知网的结果呈现表中，对文献的基本信息：文献题目、文献的载体、发表时间及在中国知网中的收藏库名进行了说明。
陶瓷热障涂层和热循环试验研究
材料工程990403 材料工程 JOURNAL OF MATERIALS ENGINEERING 1999年第4期No.41999 陶瓷热障涂层和热循环试验研究 陈孟成 吴凤筠 沈文雁 高阳 李建平 ［摘要］ 对利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备的Y2O3稳定ZrO2陶瓷层(YSZ)热循环试验进行了初步研究。试样在高温条件下经受了冷热循环试验。通过扫描电镜和X-衍射等方法揭示了TBC涂层在热循环试验前后涂层形貌和相结构的变化。 ［关键词］ 陶瓷 热障涂层 热循环 Study of Ceramic Thermal Barrier Coating and Thermal Cycling Test Chen Mengcheng Wu Fengyun Shen Wenyen Gao Yang Li Jianpin (Institute of Aeronautical Materials,Beijing) ［Abstract］ In this paper , the thermal cycling test has been performed on the TBC coatings which made of Y2O3 stabilized ZrO2 by electron beam physical vapour deposition(EB-PVD). The samples are subjected to thermal cycling test under the high temperature.The results reveal the morphology and phase transformation by means of SEM and XRD. Keywords ceramic thermal barrier coating thermal cycling 热障涂层(TBCs)主要以MCrAlY作为底涂层，Y2O3部分稳定的ZrO2涂层作为面涂层。TBC涂层对提高发动机的性能有很大作用，已经在发动机涡轮叶片上得到广泛应用。但是在高温条件下，由于TBC涂层的形貌、相结构的变化直接影响它的性能和使用寿命，因而关于TBC涂层高温热循环及其失效机理的研究受到广泛的关注。 本工作对TBC涂层进行热循环试验，对其形貌、相结构进行分析研究。力求对TBC涂层的成分、陶瓷层柱状结构的作用和相变机理以及失效有进一步的认识。 1 试验 1．1 材料 本试验中热障涂层所使用的基体材料是镍基高温耐热合金，在合金上先沉积一层NiCrAlY金属涂层，再在其上沉积ZrO2陶瓷涂层。金属涂层可以分二次涂敷，靠近基体金属的涂层铝含量稍低，平均铝含量为5.8wt%，远离基体部分铝含量稍高些，平均铝含量为8.7wt%。陶瓷涂层是含7wt%Y2O3部分稳定的ZrO2涂层，这一涂层是利用电子束物理气相沉积设备制取。 在制备陶瓷涂层前，对金属涂层进行了真空热处理和表面加工，以达到适合EB-PVD沉积陶瓷面层的要求，取得所需的陶瓷层结构和其它性能。 1．2 试验方法 热循环试验是实验室考核TBC涂层性能的重要方法，实际上也是一种热冲击试验，它是评价TBC涂层在使用环境条件下抗氧化腐蚀性能和结合力的手段。 file:///E|/qk/clgc/clgc99/clgc9904/990403.htm（第 1／6 页）2010-3-22 16:17:37
[精品]陶瓷制备与技术复习.doc
1.对特种陶瓷用超细粉的基本要求有哪些？ 对先进陶瓷用超细粉的基木要求随材料体系、制备T艺及材料用途的不同，对粉料的要求不完全相同。但其共性可归纳如下： 仃)超细由于表面活性大及烧结时扩散路径短，用超细粉可在较低的温度下烧结将会获得高密度、高性能的陶瓷材料。目前先进陶瓷所采用的超细粉多为亚微米级?lum)o但实践表明，当陶瓷材料的晶粒由微米级减小到纳米级时，其性能将大幅度提高。 ⑵高纯粉料的化学组成及杂质对由其制得的材料的性能影响很大。如非氧化物陶瓷粉料的含氧最将严重地影响材料的高温力学性能,氯离了的存在将影响粉料的可烧结性及材料的高温性能，功能陶瓷屮某些微星杂质将大大改善或恶化其性能。为此要求先进陶瓷用粉料的有害杂质含量在几卜个ppm以下，甚至更低。 (3)粉料的形态形貌要求粉料粒子尽可能为等轴状或球形，且粒径分布范围窄，采用这种粉料成型时可获得均匀紧密的颗粒扌非列，并避免烧结时由于粒径相斧很大而造成的品粒异常长大及其它缺陷。 ⑷无严重的团聚由于比表面积的增加，一次粒了的团聚成为超细粉料的严重问题。为此, 粉料制备时必须采取一定的措施减少一次粒了的团聚或减小其团聚强度，以获得密度均匀的粉料成型体及克服烧结时团聚颗粒先于其它颗粒致密化的现象。 ⑸ 粉料的结晶形态对于存在多种结晶形态的粉料由于烧结时致密化行为不同，或其它原因，往往要求粉料为某种特定的结晶形态。如对Si3N4粉料就要求a相含量越高越好。 2.特种陶瓷的特点是什么。 特种陶瓷定义：采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进行结构设计及控制的制造方法进行制造加工的，具有优异特性的陶瓷。 (1)产品原料全都是在原子、分子水平上分离、精制的高纯度的人造原料 (2)在制备工艺上，精细陶瓷要有精密的成型T艺，制品的成型与烧结等加工过程均需精确的控制 (3)产品具有完全可控制的显微结构，以确保产品应用于高技术领域 特种陶瓷，由于不同的化学组分和显微结构而决定其具的不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀，同时在电磁热声光和生物T程等各方面的特性，广泛应用在高温、机械、电了、宇航、医学工程等方曲。 3.试比较A12O3和MgO的熔点,并请分析原因。 氧化镁的熔点2852°C,氧化铝的熔点：2050°Co即氧化铝的熔点低于氧化镁的熔点。 它们都是离了键，而通常所说的离了键并非纯粹的离了键，成键原子总是有电子云重叠的情况，也即离子性和共价性各占一定的比例。根据电负性数据:镁 1.31铝 1.61 <3.44,电负性差：氧-镁(3.44-1.31=2. 13) >氧-铝(3. 44-1. 61=1. 83) 0电负性是以一组数值的相对大小表示元素原了在分了屮对成键电了的吸引能力，电负性差越大，键的极性越强。 由AS/=—,知Tm与AH/成正比。提高键的共价特性，可以稳定熔体中的离散单元， 减少了在融化过稈中需要打断的键数，降低了从而降低了Tm。A1-0的共价特性大于 Mg-O键，大的共价键性稳定液态屮的离散相，降低熔点。 4.简述溶胶-凝胶法制备陶瓷粉体的原理。 用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液屮形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构
浅析先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/8f5834827.html, 浅析先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势 作者：孙彬 来源：《科技资讯》2017年第27期 摘要：随着现阶段各种高新技术日新月异的发展，先进陶瓷材料已经成为了新材料领域 中的翘楚，也是很多技术创新领域需要用到的关键材料，受到了很多发达国家和工业化企业的极大关注，先进材料的发展以及应用也在很大程度上对于工业的发展和进步产生一定的影响。本文旨在探讨先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势。 关键词：工业陶瓷材料先进研究环保发达国家 中图分类号：TQ174.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（c）-0217-02 随着先进陶瓷的各种优势越来越明显，很多自动化控制、人工智能、电子智能技术领域都需要先进陶瓷的入驻，可以说，先进陶瓷的市场产量和覆盖范围已经发展到了一个不可忽视的阶段。 1 先进陶瓷的具体应用以及性能优势对比 先进陶瓷，根据各自的优点以及应用范围，大体可以分为两大类，也就是功能陶瓷和结构陶瓷，具体的应用范围以及性能优势，如表1所示。 2 国内外对于先进陶瓷材料的研究现状 2.1 国外对于先进陶瓷材料的研究现状 现阶段，全球各个国家对于先进陶瓷材料进行研究应用的趋势越来越明显。 举例来说，以美国和日本为代表，在对于先进陶瓷材料的研究和应用方面远远领先于其他国家。美国的宇航局和航空局大规模的应用了先进陶瓷。比如说在航空发动机上用陶瓷来替代其他材料；提出了关于先进陶瓷的多个计划，在每年对于先进材料的研究和应用上，投入多达35亿美元。这些都是为了提高他们在国际上的综合竞争能力。而日本也提出了对于先进陶瓷 研究和开发的一项计划，名曰“月光计划”，另外，欧盟各国尤其是以工业闻名的德国，都对先进陶瓷进行了研究和开发，法国也紧随其后，主要集中在对新能源材料进行重点的研究和突破。 综合来说，这些发达国家，比如美国、日本、欧盟，它们在先进陶瓷领域每年的平均增长率高达12%，其中欧盟较为领先，多达15%～18%，美国则是9.29%，日本是7.2%。现阶 段，全球先进陶瓷的最大市场集中在美国和日本，其次就是欧盟国家，甚至可以说，先进陶瓷在发达国家更加受到重视和人们的欢迎。
现代陶瓷研究进展
材料与化工学院 2012级材料科学与工程二班 课程作业：无机非金属材料工艺学学生姓名：刘健 学生学号： 授课老师：
目录 1.传统陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.新型陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------------3 2.1生物陶瓷材料------------------------------------------------------------------------------------------4 2.1.1生物陶瓷研究背景------------------------------------------------------------------------------4 2.1.2生物陶瓷研究的一些成果---------------------------------------------------------------------4 2.1.3生物陶瓷在国外的研究动态和发展趋势-------------------------------------------------4 2.1.4我国生物陶瓷材料研究设想与展望--------------------------------------------------------5 2.2高温压电陶瓷材料-------------------------------------------------------------------------------------5 2.2.1改性钛酸铅压电陶瓷----------------------------------------------------------------------------5 2.2.2 PZT基多元系压电陶瓷--------------------------------------------------------------------------6 2.3超级亲水易洁陶瓷材料-------------------------------------------------------------------------------6 2.4热障涂层陶瓷材料--------------------------------------------------------------------------------------7 2.4.1几类热障陶瓷涂料研究近况-------------------------------------------------------------------7 2.4.1.1氧化物稳定的ZrO2---------------------------------------------------------------------------7 2.4.1.2焦绿石或萤石结构A2B2O7陶瓷----------------------------------------------------------7 2.4.2需要达到的目标------------------------------------------------------------------------------------8 3.结语----------------------------------------------------------------------------------------------------------------8
激光制备陶瓷热障涂层的研究和发展_张罡
2000年3月 沈阳工业学院学报 Vol.19No.1第19卷第1期 JO URN AL OF SHENY ANG IN STITU T E OF TECHNO LOGY M ar.2000文章编号:1003-1251(2000)01-0001-07 激光制备陶瓷热障涂层的研究和发展 张 罡1,梁 勇2 (1.沈阳工业学院材料工程系,沈阳110015;2.中国科学院金属研究所) 摘 要:论述了激光制备陶瓷热障涂层的研究和发展状况.激光制备陶 瓷热障涂层包括激光重熔和激光熔覆两种方法.激光重熔等离子喷涂热障 涂层可获得等离子喷涂涂层所不具备的外延生长致密的柱状晶组织,提高 涂层应变容限及热震性能.激光熔覆可获得自动分层的梯度热障涂层成分 及柱状晶组织,改善涂层的高温氧化及热震性能.通过激光工艺参数的优化 及涂层体系成分及性能的合理设计,可获得优于等离子喷涂,接近电子束物 理气相沉积的热障涂层性能. 关键词:热障涂层;激光重熔;激光熔覆;等离子喷涂 中图分类号:TN249;TQ174.75+8.16 文献标识码:A 随着航空燃气涡轮机向高流量比、高推重比、高涡轮进口温度方向发展,燃烧室的燃气温度和燃气压力不断提高,如军用发动机涡轮前温度已达1800℃,预计燃烧室温度将达到2000～2200℃.这样高的温度已超过现有高温合金的熔点,因此必须采用相应措施.除了改进冷却技术外,在高温合金热端部件表面制备热障涂层(TBCs)也是有效手段,它可达到170℃或更高的隔热效果,以满足高性能发动机降低温度梯度、热诱导应力和基体材料服役稳定的要求[1～2]. 热障涂层系统要求涂层不但有良好的隔热效果,而且抗高温氧化及热冲击.针对在腐蚀介质的特殊要求,还要满足高温耐蚀性能.实际应用的热障涂层制备方法主要是等离子喷涂(PS)和电子束-物理气相沉积(EB-PVD)两种方法[3～4]. 等离子喷涂方法主要包括空气等离子喷涂(APS)、真空等离子喷涂(V PS)、低压等离子喷涂(LPPS)等方法.沉积的陶瓷层需要相对粗糙的粘结层表面以得到良好的机械结合;应变容限靠陶瓷层中大量的气孔(气孔率可达20%)和微裂纹获得.抗氧化和热腐蚀性能由粘结层实现. EB-PV D方法在光洁的粘结层表面和正确的涂层涂覆温度条件下,可获得完整、致密的陶瓷层柱状晶组织,陶瓷层与粘结层通过涂层制备时产生热增长氧化层(TGO)以化学键形式连 收稿日期:1999-11-25 基金项目:国防科技重点实验室基金资助项目(ZK0601). 作者简介:张罡,男,37岁,讲师,博士研究生.
【CN109811338A】一种激光增材制造热障涂层材料的方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910275801.1 (22)申请日 2019.04.08 (71)申请人 大连理工大学 地址 116024 辽宁省大连市甘井子区凌工 路2号 (72)发明人 吴东江 刘妮 牛方勇 马广义 余超 散俊德 (74)专利代理机构 大连理工大学专利中心 21200 代理人 李晓亮 潘迅 (51)Int.Cl. C23C 24/10(2006.01) B22F 3/105(2006.01) B33Y 10/00(2015.01) B33Y 30/00(2015.01) B33Y 70/00(2015.01) (54)发明名称一种激光增材制造热障涂层材料的方法(57)摘要本发明提供一种激光增材制造热障涂层材料的方法，属于增材制造领域。该方法主要是采用激光直接沉积技术在NiCrAlY基体中混入不同含量的Al 2O 3增强基体性能。主要步骤包括：步骤A，调整送粉器送粉速率使Al 2O 3占二者混合粉末质量分数范围为5％～25％；步骤B，调整工艺条件，确定NiCrAlY送粉速率为1.5～2g/min，调整激光扫描速度100～400mm/min。步骤C，实际成形，成形不同结构件时工艺参数需要进行相应调整。本发明采用Al 2O 3增强NiCrAlY基体，提高金属基体的耐磨性并且一定程度上提高金属基体的综合力学性能，降低NiCrAlY的摩擦系数。另外，本发明采用激光增材制造技术相比于等离子喷涂等方法可以灵活的控制粉末的比例，实现两种粉末不同比例混合成形，而且成形组织致密， 层间结合力良好。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 109811338 A 2019.05.28 C N 109811338 A
等离子热喷涂用陶瓷粉体的制备技术现状及发展
纳米陶瓷粉体的制备及等离子喷涂技术 现状及发展 喻瑾 (齐齐哈尔大学材料科学与工程学院，无机091班，学号2009015051) 摘要：从等离子喷涂设备、等离子喷涂过程中的测量技术及等离子喷涂技术的应用等几个方面综合分析了近年来等离子喷涂技术的研究现状和发展概况，指出了等离子喷涂技术的发展方向。 关键词：等离子喷涂技术；纳米陶瓷粉体的制备；应用；发展 等离子喷涂属于热喷涂技术，它是将粉末材料送入等离子体（射频放电）中或等离子射流（直流电弧）中，使颗粒在其粉末中加速、熔化或部分熔化后，在冲击力的作用下，在基底上铺展并凝固形成层片，进而通过层片叠层形成涂层的一类加工工艺。它具有生产效率高，制备的涂层质量好，喷涂的材料范围广，成本低等优点。因此，近几十年来，其技术进步和生产应用发展很快，己成为热喷涂技术的最重要组成部分。 1.等离子体和粉末之间的相互作用 等离子喷涂涂层的特征直接取决于到达基底的粉末颗粒的参数。因此，几年来，发展了许多不同的技术来测量颗粒尺寸、速度和温度分布。一般，粉末颗粒温度的确定基于测量粉末颗粒发射的双波长或多波长或色带的热辐射而获得。粉末颗粒速度用激光多谱勒测速仪（laser Doppler veloc imetry）或过境计时技术（transit timing technique）测得。在后一技术中，速度根据颗粒穿过两个光栏或聚焦的激光斑点之间的时间推得。粉末颗粒尺寸根据经绝对强度校核后的颗粒的热辐射强度推导得出，或根据穿过一聚焦激光束的一个颗粒散射并在与原始激光束不同的角度收集的两个或多个光信号之间的相位移推得。这些方法大部分是单颗粒法（single particle method），颗粒参数的分布和标准偏差是通过对大量单个颗粒的观察得到的。但是，有些方法可以认为是“颗粒群技术（ensemble techniques）”，因为这些技术同时测量大量颗粒的性能，并直接得到这些参数的平均值。到目前为止，这些颗粒群技术还只能提供粉末颗粒温度的信息，但最近已开发了一种可以测粉末颗粒速度的颗粒群技术。 成像技术也可以用来探测粉末颗粒喷涂射流心迹线的形状和位置，以及炽热颗粒的密度，或者根据光信号的强度确定粉末颗粒温度和尺寸，使用双曝光技术确定速度。该测量设备中激光的引入能够测定“冷”颗粒的数量以及尺寸和速度。 一些商业化的技术现在可以用于生产环境，进行喷涂工艺的在线控制。这些技术通常以颗粒的热辐射测量为基础，并不使用其他附加光源，可以测量颗粒的速度、温度及尺寸分布。 2等离子喷涂技术的应用 等离子喷涂技术在耐磨涂层、耐蚀涂层等传统领域的应用已经较为广泛，从上世纪50 年代至今，其应用领域由航空、航天扩展到了钢铁工业、汽车制造、石油化工、纺织机械、
热障涂层材料研究进展_周洪
*2005民口配套项目 周洪:男,1972年生,博士生,讲师,主要从事材料表面技术的研究工作 E -mail :zhouhong @https://www.360docs.net/doc/8f5834827.html, 热障涂层材料研究进展* 周 洪,李 飞,何 博,王 俊,孙宝德 (上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海200030) 摘要 简要概述了热障涂层材料的基本要求,介绍了国内外热障涂层材料近年来的研究状况和发展趋势。目前 广泛使用的是Y 2O 3稳定Z rO 2热障陶瓷材料及其粘结层材料,而稀土锆酸盐和稀土氧化物是非常有前景的隔热材料。 关键词 热障涂层 M C rAlY 二氧化锆 Research Progresses in Materials for Thermal Barrier Coatings ZHO U Hong ,LI Fei ,HE Bo ,WANG Jun ,SUN Baode (T he Sta te K ey Labor atory of M e ta l M at rix Co mpo sitio ns ,Shanghai Jiao tong U niver sity ,Shanghai 200030) A bstract T he rmal bar rie r coating s (T BCs )o ffer the po tential to significantly improve efficiencies of aero en -g ines a s w ell as g as turbine engines fo r po wer generatio n.State -of -the -ar t T BCs ,ty pica lly consisting of an y ttria -stabi -lized zir co nia top coat and a metallic bo nd co at ,hav e bee n widely used to prolong lifetime now adays.In the pape r ,re -sear ch status a nd prog resses o f materials for the rmal bar rie r coating s a re briefly rev iew ed.Except y ttria stabilized zir -co nia ,o ther materials such a s lanthanum zirconate and rar e ear th o xides a re also promising materials for thermal bar rie r co ating s. Key words ther mal bar rier co atings ,M CrA lY ,zir co nia 0 引言 热障涂层(T hermal bar rier coating s ,简称T BCs )通常是指沉积在金属表面、具有良好隔热效果的陶瓷涂层,主要用来降低 基体的工作温度,免受高温氧化、腐蚀、磨损。美国N AS A -Lew is 研究中心为了提高燃气涡轮叶片、火箭发动机的抗高温和耐腐蚀性能,早在20世纪50年代就提出了热障涂层概念。在涂层材料选择和制备工艺上进行较长时间的探索后,80年代初取得了重大突破,为热障涂层的应用奠定了坚实基础。文献表明,目前先进陶瓷热障涂层能在工作环境下降低零件温度170℃左右[1～3]。随着热障涂层在高温发动机热端部件上的应用,人们认识到热障涂层的应用不仅可以达到提高基体抗高温腐蚀能力,进一步提高发动机工作温度的目的,而且可以减少燃油消耗、提高效率、延长热端部件的使用寿命。与开发新型高温合金材料相比,热障涂层的研究成本要低得多,工艺也现实可行[2,4]。 1 热障涂层系统材料体系 高温隔热涂层的研究发展经历了数十年。20世纪60年代研制出β-NiA l 基铝化物涂层,但其脆性大,A l 元素向基体扩散 快,寿命短;之后出现了加入Cr 、Ti 、Si 、Y 、T a 、Pt 等元素改进的铝化物涂层,其中镀Pt 渗Al 形成的铂铝涂层具有较长的寿命。目前普遍使用的热障涂层系统是以M Cr AlY (M =N i ,Co ,Fe ,N i +Co )高温抗氧化合金为中间粘结层,表面覆盖Y 2O 3稳定的Z rO 2陶瓷隔热涂层[5,6]。 1.1 热障涂层陶瓷材料 热障涂层材料需要具有难熔、化学惰性、相稳定和低热导、低密度、高热反射率等重要物理化学特征,同时要考虑其热膨胀 系数与基体材料相匹配。另外,针对高温部件氧化腐蚀的问题,应当考虑低烧结率、界面反应和抗高温氧化腐蚀等因素。 陶瓷材料具有离子键或共价键结构,键能高,因此熔点高、硬度高、化学性能稳定,是热障涂层的理想材料。但韧性、抗疲劳性和抗热震性较差,对应力集中和裂纹敏感。目前使用的热障涂层陶瓷材料多为金属氧化物,这是因为金属氧化物陶瓷的导热以声子传导和光子传导机理为主,热导率较低且其涂层在富氧环境中具有良好的高温稳定性[7]。常用氧化物陶瓷的导热顺序为[8]: BeO >M g O >Al 2O 3>CaO >Z rO 2 常用热障涂层陶瓷材料有Al 2O 3、Z rO 2、SiO 2等,主要性能如表1所示[6,8～10]。 研究表明[1,2,4,9～12],Z rO 2是目前应用广泛、综合性能最好的热障涂层材料。它具有高熔点、耐高温氧化、良好的高温化学稳定性、较低且稳定的热传导率和优良的抗热震性等特性,并且热膨胀系数接近金属材料。纯Zr O 2具有同素异晶转变,常温下稳定相为单斜结构;高温下稳定相则为立方结构: 单斜相(m ) 1170℃950℃ 正方相(t )2370℃ 立方相(c ) 单斜相与四方相间转化因伴有3%～6%的体积分数变化而导致热应力产生,因此,使用纯Z rO 2制备的热障涂层不稳定。为避免这个缺点,可采用M gO 、CaO 、CeO 2、Sc 2O 3、In 2O 3、Y 2O 3等氧化物来稳定Z rO 2,起到相变增韧的效果[8]。最早使用的是22%M gO 完全稳定的Zr O 2,在热循环过程中M gO 会从固溶体中析出,使涂层热导率提高,降低了涂层的隔热性能。CaO 对Zr O 2的稳定也不好,在燃气的硫化作用下,CaO 从涂层
多孔陶瓷材料的制备技术
第14卷第3期Vol.14No.3 材 料 科 学 与 工 程 Materials Science&Engineering 总第55期 Sept.1996多孔陶瓷材料的制备技术 朱时珍 赵振波 北京理工大学 北京 100081 刘庆国 北京科技大学 北京 100083 【摘 要】 本文评述了近年来多孔陶瓷材料制备技术的研究现状,对目前研究比较活跃,应用比较成功的几种制备技术进行了分析,并讨论了今后的发展趋势。 【关键词】 多孔陶瓷 制备 造孔剂 泡沫浸渍 Techniques For Preparation of Porous Ceramic Materials Zhu Shizhen Zhao Zhenbo Beij ing Institute of Technology Beijing 100081 Liu Qingguo Beij ing University of Science and Technology Beij ing 100083【Abstr act】 T he r ecent status of techniques for prepar ation of por ous ceramic mater ials was re-viewed.Var ious t echniques for pr epar ation of por ous cer amic mater ials resear ched mor e actively and ap-plied more successfully wer e analyzed,and the future development tr ends were discussed. 【Key wor ds】 Porous cer amics,F abr ication,P or e-form ing mat er ials,F oam impregna tion 一、前 言 近年来表面与界面起突出作用的新型材料日益受到重视,既发现一些新的物理现象和效应,在应用上又很有潜力,具有广泛的发展前景[1]。多孔陶瓷材料正是一种利用物理表面的新型材料。例如,利用多孔陶瓷的均匀透过性,可以制造各种过滤器、分离装置、流体分布元件、混合元件、渗出元件和节流元件等;利用多孔陶瓷发达的比表面积,可以制成各种多孔电极、催化剂载体、热交换器、气体传感器等;利用多孔陶瓷吸收能量的性能,可以用作各种吸音材料、减震材料等;利用多孔陶瓷低的密度、低的热传导性能,还可以制成各种保温材料、轻质结构材料等[2],加之其耐高温、耐气候性、抗腐蚀,多孔陶瓷材料的应用已遍及冶金、化工、环保、能源、生物等各个部门,引起了全球材料学界的高度重视,并得到了较快发展,每年这方面的专利都有近百篇,而且有逐年增长的趋势。但由于绝大多数制备工艺参数及关键问题处于技术保密状态,目前尚无系统论述各种制备技术的文章,本文结合作者研制用于高温固体氧化物燃料电池的多孔A l2O3陶瓷支持管(体)的研究工作,分析了多孔陶瓷材料制备技术的现状及今后的发展趋势。 ? 33 ?
特种陶瓷材料的研究进展[1]
文章编号：1006-2874（2010）05-0071-04 特种陶瓷材料的研究进展 葛伟青 （唐山学院，唐山：０６３０００） 中图分类号：ＴＱ１７４．７５文献标识码：Ａ 特种陶瓷也称为先进陶瓷、现代陶瓷、新型陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷和精细陶瓷,突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的界限,主要以氧化物、炭化物、氮化物、硅化物等为主要原料,有时还可以与金属进行复合形成陶瓷金属复合材料,是一种采用现代材料工艺制备的、具有独特和优异性能的陶瓷材料。已成为现代高性能复合材料的一个研究热点。特种陶瓷于二十世纪发展起来，在近二、三十年内，新产品不断涌现，在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。许多科学家预言：特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中，必将占据十分重要的地位。 特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等领域。一些经济发达国家，特别是日本、美国和西欧国家，为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷，因此，特种陶瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。 １概述 特种陶瓷通常包括结构陶瓷、功能陶瓷(电子陶瓷)和生物陶瓷等.结构陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性,功能陶瓷具有导电、半导性、绝缘、压电、透光、光电、电光、声光、磁光等性能,生物陶瓷具有医疗(人工关节.骨、牙齿等)和催化等功能,在现代工业技术,特别是在高新技术领域中的地位日趋重要。 中国科学院上海硅酸盐研究所所长罗宏杰在佛山市加快发展特种陶瓷推介会上发言说，特种陶瓷具备传统陶瓷不具备的多种特性，消耗低、利润高，应用前景十分广阔。预计2010年全国的市场规模将达到400亿元。世界的市场规模将达到1500亿美元。中国经济的高速发展,将为特种陶瓷制造业提供广阔的市场与发展空间。 目前,高温结构陶瓷研究的主要目标仍然是燃气轮机、活塞发动机和磁流体发电机用的材料。高温结构陶瓷的应用在汽车、飞机、火箭等领域获得了成功。福特公司研制的汽车用轮机的机头、定子和叶轮都是用氮化硅制作的,热交换器是用蜂窝状结构的结晶化玻璃制成的。超音速飞机发动机和火箭燃烧室内壁、隔热衬层等高温部位都利用到了陶瓷材料。美国研制成功了AGT100和AGT101型全陶瓷汽车发动机,其进口温度分别达到了1290℃和1370℃,比超合金高200 ~260℃。 ２粉末制备技术进展情况 目前最引人注目的粉末制备技术是超高温技术。利用超高温技术可廉价地研制特种陶瓷。 超高温技术具有如下优点：能生产出用以往方法所不能生产的物质，能够获得纯度极高的物质，生产率会大幅度提高，可使作业程序简化、易行。目前，在超高温技术方面居领先地位的是日本。此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶-凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。 ３特种陶瓷成形方法及特点 ３．１干法成型 干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等方法。 3.1.1钢模压制成型（干压法） 将含有少量增塑剂、具有一定粒度配比的陶瓷粉末放在金属模内,在压机上受压,使之密实成型。钢模压制的优点是易于实现自动化,所以在工业生产中得到较大的应用。 3.1.2等静压成型 等静压成型是通过施加各项同性压力而使粉料一边压缩一边成型的方法。等静压力可达300MPa左右。在常温下成型时称为冷等静压成型,在几百摄氏度到2000℃温区内成型时称为热等静压成型。等静压有两种方式:干袋法和湿袋法。湿袋法是将粉末或颗粒密封于成型橡胶模型内,置于高压容器 收稿日期：2010-04-15 通讯联系人：葛伟青，E-mail:hbtsgwq@https://www.360docs.net/doc/8f5834827.html, ＣＨＩＮＡＣＥＲＡＭＩＣＩＮＤＵＳＴＲＹＯｃｔ．２０１０Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．５ 中国陶瓷工业 ２０１０年１０月第１７卷第５期
陶瓷热障涂层在石油化工行业中的应用
第１５卷第１期２００７年３月 北京石油化工学院学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ Ｐｅｔｒｏ—ｃｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．１５Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２００７ 陶瓷热障涂层在石油化工行业中的应用＊ 吕涛１丁芝琴２陈飞１ （１北京石油化工学院装备技术研究所，北京１０２６１７；２榆林学院，陕西７１９０００） 摘要热障涂层（ＴＢＣ）是一种陶瓷涂层，它沉积于耐高温金属或超合金表面，用于保护基底材料，使得用其制成的设备部件能在高温下运行。热障涂层能够阻止外部环境的热量向基体金属传递，提高基体的工作温度，并达到隔热、抗氧化、防腐蚀的目的。石油化工行业有许多操作温度很高的设备，在这些设备的高温部件应用热障涂层，不仅可以使设备的制造成本降低、生产效率提高，而且设备庞大的体积也将相应的减小。 关键词热障涂层；应用；石油化工 中图法分类号ＴＧｌ７２．４２８ 热障涂层由于具有低热导率和很低的温度敏感特性，最初应用于航空领域飞机发动机涡轮叶片上，如今已广泛地应用于其他操作温度很高的领域中。例如，石油加工过程中腐蚀成分复杂，腐蚀破坏形式多，为了延长设备的寿命和保证生产装置的长周期运行，采用缓蚀技术是行之有效的方法，但大多数缓蚀剂只能在２５０℃以下使用，温度超过这一范围缓蚀剂就会分解失效，所以对于石油化工行业中设备的高温腐蚀部件，喷涂一层陶瓷热障涂层可以显著提高设备的使用寿命。 １热障涂层的结构和作用 热障涂层主要包括双层系统、多层系统和梯度系统３种结构形式。这３种结构形式各有特点，不同的环境要求，可以采用不同结构体系。 目前多数实际用的热障涂层都采用双层结构，如图１所示，表层是以ＺｒＯ。为主的陶瓷层，起隔热作用；陶瓷层与基体之间为ＭＣｒＡｌＹ粘结层（Ｍ为过渡族金属Ｎｉ、Ｃｏ或Ｎｉ与Ｃｏ的混合），起改善基体与陶瓷涂层物理相容性和抗氧化腐蚀的作用。双层结构制备工艺相对简 收稿日期：２００６—０５—１２ ＊北京市教委科技发展计划项目，项目号：５０４０２０２１４０。单、耐热能力强。因此，针对发动机叶片用的热障涂层以双层结构热障涂层为主。但由于涂层热膨胀系数在界面跃变较大，在热载荷下，将在涂层内积聚较大的应力，因此抗热震性难以得到进一步提高。 鬟黼滋㈣ 心沁心沁心沁心沁心沁心 钐黝 冷却气流一甚 图１典型双层结构的热障涂层 基体＋粘结层＋陶瓷涂层的双层结构具有简单易行的特点，但不能彻底解决粘结层和陶瓷层之间的热性能不匹配所带来的热应力和涂层剥落的问题。因此在这基础上发展了多层结构系统，多层结构中的扩散阻碍层可防止陶瓷层与粘结层之间的金属元素相互扩散，避免涂层性能下降。图２表示了一种多层热障涂层体系，其每一层都具有各自的特定功能，外层的封闭层和阻挡层主要用于阻挡燃气腐蚀产物ＳＯ。，ＳＯ：，Ｖ。Ｏ。的侵蚀，氧阻挡层则用于降低氧原子进一步向涂层内扩散的速率。多层体系 万方数据
先进热障涂层的综述
关于先进热障涂层的综述 摘要：在过去的几十年中，许多陶瓷材料都被作为新型的热障涂层材料，其中很大一部分都是氧化物。由于它独特的性能，这些新型化合物很难与最先进的热障涂层材料YSZ相媲美。另一方面，由于YSZ有一些缺点，尤其是在1200℃以上时它有限的高温性能使得在先进的燃气轮机中YSZ被其他材料所取代。 本篇文献是对不同新型涂层材料的综述，尤其是参杂氧化锆、烧绿石、钙钛矿和氯酸盐等材料。文献的结果还有由我们的研究调查得出的结果都将同我们的要求相比较。最终，我们将讨论双层结构这个概念。它是一种克服新型热障涂层材料冲击韧性的方法 关键词：热障涂层、氧化锆、烧绿石、钙钛矿、氯酸盐、热导率 一、简介 TBC系统是典型的双层式结构，它包括金属粘结层和陶瓷顶层。粘结层是保护基层氧化和腐蚀的并有改善陶瓷层和基层之间结合强度的作用。陶瓷顶层相比金属机体而言拥有很低的热传导率，通过内冷发陶瓷层可以实现一个很大的温差度（几百K）。因此，它既可以降低金属基体的温度以提高部件的使用寿命又可以提高涡轮发动机的点火温度来提高它的工作效率。 自19世纪50年代第一个军用发动机搪瓷涂层的制造起热障涂层开始了工业化发展。在19世纪60年代，第一个带有NiAl粘结层的火焰喷涂陶瓷涂层应用于商业航空发动机上。接下来的几十年中，热障涂层材料和喷涂技术持续的发展。19世纪80年代热障涂层迅猛发展。在这十年中，氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）被认为是一种特殊的陶瓷顶层材料，因为它作为一个近30年来的标准而被确立。 根据沉积工艺的不同，已经确立了两种不同的方法。一种是电子束物理气相沉积（EB-PVD），另一种是大气等离子喷涂（APS）。电子束物理气相沉积法制备的涂层拥有柱状显微结构并被广泛应用于航空发动机的高热机械载荷叶片中。同电子束物理气相沉积法相比，大气等离子喷涂以它的操作粗放度及经济可行性为傲，因此现在更多的TBC 采用这种方法。典型静态部件，像燃烧器罐和叶片平台都是用APS进行喷涂。在固定的燃气轮机中，其叶片也常使用热喷涂的方法进行喷涂。 燃气涡轮机效率的进一步提升有赖于燃烧及冷却技术的进步与更高的涡轮机入口温度相结合。这意味着由于在高温下烧结和相转变，标准材料YSZ必然会接近它的极限。 由EB-PVD和APS方法加工的YSZ包含亚稳态的T`相。长时间处于高温下，它能够
陶瓷的制备方法实验报告
一．实习目的 掌握陶瓷主要工艺实验的原理、方法与一定的操作技能，通过陶瓷工艺综合实验了解陶瓷产品的设计程序与工艺过程，培养综合设计实验的能力，提高分析问题、解决问题和动手能力。 二．实习时间 2013年11月22日 三．实习地点 南信大尚贤实验室及江都金刚机械厂 四实习过程 1.陶瓷材料 A概念：用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。 B 分类：普通材料：采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成，是典型 的硅酸盐材料，主要组成元素是硅、铝、氧，这三种元素占地壳元素总量的90%，普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。 特种材料：采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成， 一般具有某些特殊性能，以适应各种需要。根据其主要成分，有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能。 C性能： （1）力学特性：陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其硬度大多在1500HV以上。陶瓷的抗压强度较高，但抗拉强度较低，塑性和韧性很差。（2）热特性：陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上），且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料，陶瓷还是良好的隔热材料。同时陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。 （3）电特性：大多数陶瓷具有良好的电绝缘性，因此大量用于制作各种电压（1kV~110kV）的绝缘器件。铁电陶瓷（钛酸钡BaTiO3）具有较高的介电常数，可用于制作电容器，铁电陶瓷在外电场的作用下，还能改变形状，将电能转换为机械能（具有压电材料的特性），可用作扩音机、电唱机、超声波仪、声纳、医疗用声谱仪等。少数陶瓷还具有半导体的特性，可作整流器。 （4）化学特性：陶瓷材料在高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。 （5）光学特性：陶瓷材料还有独特的光学性能，可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等，透明陶瓷可用于高压钠灯管等。磁性陶瓷（铁氧体如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4）在录音磁带、唱片、变压器铁芯、大型计算机记忆元件方面的应用有着广泛的前途。 2.实验材料 粘土：是多种微细的矿物的混合体，其矿物的粒径多数小于2μm，主要是由粘土矿物和其他矿物组成的并且具有一定特性的（其中主要是可塑性）土状岩石