● 摘要
燃气涡轮发动机上的传统纳米氧化钇部分稳定氧化锆（YSZ）热障涂层提高了隔热效果，延长了使用寿命，然而纳米YSZ热障涂层的使用温度很高，这将导致纳米晶粒的长大，从而失去了原有的纳米结构，破坏了纳米结构材料所特有的性能。为了降低或抑制纳米晶粒的长大，本文采用大气等离子喷涂的方法分别制备了三种含Al2O3成分为5、10、15mol%的纳米ZrO2基热障涂层；采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等方法研究涂层微观结构，分析了含5、10、15mol%Al2O3三种不同摩尔百分比成分的ZrO2基纳米热障涂层的热性能。在等温退火热处理中，三种成分的纳米YSZ涂层的晶粒生长与温度、保温时间、第二相Al2O3的含量有关。在1100℃其它条件相同的情况下的循环氧化过程中，三种成分的纳米YSZ涂层的寿命与Al2O3的含量有关。用纳米Al2O3作为第二相粒子在ZrO2相长大的过程中，钉扎在ZrO2相边界三角区或在ZrO2相内形成内晶的Al2O3作用明显，能有效地抑制基体ZrO2晶粒的长大，其中15mol%Al2O3-YSZ的抑制效果最明显。纳米Al2O3-YSZ涂层的氧化循环寿命随着Al2O3的摩尔含量的增大而延长。