● 摘要
LaTi2Al9O19（LTA）是一种非常有潜力的新一代热障涂层候选材料。前期工作主要集中在LTA块材性能和涂层寿命的研究，为充分发挥LTA热障涂层材料的应用潜力，本文采用不同的等离子喷涂工艺条件制备了LTA热障涂层，并研究了制备工艺对LTA热障涂层微观组织结构及热物理性能的影响。同时鉴于LTA材料自身热导率的局限性，开展了Gd2O3和Yb2O3两种稀土氧化物对LTA掺杂改性的研究工作。结果表明沉积态涂层中含少量的非晶态，在860℃和1130℃出现晶化峰。等离子喷涂过程中La2O3挥发量较多，导致沉积态涂层中La元素与原始粉末相比含量偏低，而其它组分的化学成分随喷涂功率变化不大。LTA涂层的热扩散系数在1400℃时为0.3～0.4mm2s-1，热导率为1.1～1.6Wm-1K-1。1050℃经过20小时热处理后，涂层得到晶化，在晶化温度范围内其热扩散系数和热导率值均增大。随着喷涂功率减小，涂层孔隙率增加，热导率减小，显微硬度降低。采用固相合成的方法制备了单一相的La1-xGd(Yb)xTi2Al11O19 (x=0.1,0.2)掺杂粉末。掺杂粉末La0.8Gd(Yb)0.2Ti2Al11O19在1400℃热处理100小时条件下仍保持良好的高温稳定性。La1-xGd(Yb)xTi2Al11O19 (x=0.1,0.2)的热扩散系数和热导率随温度的升高而降低，且热导率随掺杂量的增大而降低，不同掺杂元素对LTA热导率的影响不大。1400℃条件下，La0.8Gd0.2Ti2Al11O19和La0.8Yb0.2Ti2Al11O19的热导率分别为2.22 Wm-1K-1和2.26 Wm-1K-1。La0.8Gd(Yb)0.2Ti2Al11O19的的热膨胀系数与温度呈线性关系，随温度的升高而缓慢的增大，掺杂块材和LTA块材的热膨胀系数相比没有明显的区别。