第31卷第4期稀土Vol31,No42010年8月ChineseRareEarthsAugust2010*钙钛矿及A2B2O7型热障涂层用陶瓷材料研究进展张红松1,朱涛2,魏媛3(1.河南工程学院机械工程系,河南郑州450007;2.周口师范学院物理与电子工程系,河南周口466001;3.河南工程学院材料与化学工程系,河南郑州450007)摘要:通过分析热障涂层用钙钛矿陶瓷(包括锶盐、钡盐、镧盐和镁盐)及A2B2O7型化合物的研究现状,指出未来的研究重点是稀土锆酸盐热障涂层的制备和性能,单一及掺杂稀土铈酸盐的热物理性能及相应热障涂层性能等方面的研究。关键词:热障涂层;钙钛矿陶瓷;A2B2O7化合物;热物理性能中图分类号:TG17444文献标识码:A文章编号:10040277(2010)04007506热障涂层(Thermalbarriercoatings,简称TBC)收缩率;(6)较高的熔点;(7)较高的断裂韧性。但由于能有效保护航空发动机叶片等关键热端部件,就目前热障涂层用陶瓷材料的研究报道而言,找出在航空发动机领域获得了广泛应用。近几年来,随同时满足以上七种性能的陶瓷材料还十分困难,大着航空发动机向高流量比、高推重比和高涡轮进口多数研究以热导率、热膨胀系数及高温相稳定性作速度方向的发展,发动机热端部件所承受的温度已为选择新型热障涂层用陶瓷材料的主要标准,尤其超过1500。在这样高的温度下,现役热障涂层用是热导率,成为选择新型热障涂层陶瓷材料的首要[4]陶瓷材料,氧化钇部分稳定氧化锆(Y2O3stablized标准。partiallyzirconia,简称YSZ)由于自身相变及高温烧结严重等问题已难以满足热障涂层进一步发展的需2钙钛矿结构陶瓷[1]要,有必要寻求新型热障涂层用材料以代替YSZ。目前已报道的钙钛矿结构的热障涂层用陶瓷材在已报道的热障涂层用陶瓷材料中,钙钛矿结构及料按照A位元素的种类可分为锶盐、钡盐、镧盐和[2]A2B2O7型陶瓷是比较重要的两种体系,本文就两镁盐,其中以锶盐和钡盐的报道较多。类陶瓷材料的研究概况进行了综述,并就其发展方2.1锶盐向进行了探讨。[3]目前已报道的锶盐主要包括SrZrO3、[3][6][7]1热障涂层用陶瓷选用标准SrTiO3、SrHfO3和SrCeO3。SrZrO3和SrTiO3的熔点分别是和的平均热膨根据热障涂层的服役环境以及涂层的主要功2883K2170K,SrZrO3-6能,目前公认的热障涂层陶瓷一般应满足如下几点胀系数约为9.6910/K,平均热导率约为要求[2,3]:(1)较低的热导率(<2W/(m.K));(2)2.8W/(m.K)~3.2W/(m.K),在室温至1400温-6较高的热膨胀系数(>910/K);(3)良好的高温度范围内存在明显的相变,且化学稳定性差,不易用相稳定性;(4)良好的化学稳定性;(5)较低的烧结作新型热障涂层陶瓷材料[3]。虽然WMa等在*收稿日期:20090803基金项目:河南省教育厅自然科学研究计划项目(2008B430003);河南工程学院博士基金资助项目(D2007012)作者简介:张红松(1976),男,河南睢县人,博士,副教授,主要从事热障涂层用陶瓷材料的研究。76稀土第31卷3+3+SrZrO3的晶格中引入Yb和Gd掺杂离子,能在用于温度高于1573K使用的热障涂层材料。另外,一定程度上降低其热导率并提高其热膨胀系数,但长时间的退火试验表明,LaYbO3陶瓷从室温到高于[5]其应用温度范围也就在1200以下。SrTiO3在1573K的温度区间内具有良好的相稳定性能,但有[14]200K~1400K的平均热导率约为8.2W/(m.K),作关其涂层性能的研究文献报道甚少。等离子喷[3][15]为热障涂层材料明显偏高。SrHfO3和SrCeO3的涂的MgZrO3/NiCrAl功能梯度涂层及MgZrO3+[16]共同特点是具有较高的熔点和热膨胀系数,SrHfO3NiAl涂层的热冲击试验表明,在600时MgO易-6的熔点和热膨胀系数分别是3200K,11.310/K,从MgZrO3固溶体中析出,因此MgZrO3不能用作新型热障涂层用陶瓷材料。SrCeO3的熔点和热膨胀系数分别是2266K,11.110-6/K,二者的平均热导率分别是5.2W/(m.K)和3A2B2O7陶瓷9.5W/(m.K),对于热障涂层显然过高,所以SrCeO3[6,7]A2B2O7型化合物是近几年来研究的重点,考虑和SrHfO3也不宜用