论文部分内容阅读
Y2O3部分稳定的ZrO2热障涂层由于一系列优良的力学性能和热学性能,如化学成分与组织稳定性好,热导率低,热膨胀系数与金属基体接近,抗弯强度高,抗热冲击性能好等优势,成为目前最广泛使用的热障涂层材料。等离子喷涂(PS)制备方法喷涂效率高、涂层质量好、喷涂材料广、成本低,是YSZ热障涂层的常用制备方法,其中大气等离子喷涂(APS)制备的层状结构涂层,热导率较低,沉积效率高,是目前比较成熟的生产工艺。 热导率是衡量热障涂层隔热性能的重要指标,热导率与涂层显微结构密切相关,已有研究大多集中在低温下单因素定性或定量分析,且由于表征手段的限制,对相组成影响的研究较少。随着航空航天高温部件的服役温度逐年上升,在深入了解热导率影响因素的基础上研发热导率更低的材料成为迫切需求,多因素量化研究成为必然的趋势。且涂层在服役条件下长时间使用发生的一系列变化,如TGO形成、相转变、裂纹扩展等,都会造成显微结构改变,从而引起热导率的改变。采用多元线性回归分析得到热导率与显微结构的量化关系后,能根据显微结构预测热导率变化,从而实现涂层隔热效果的实时监控,这将在生产应用中具有重大意义。 多元线性回归分析属于统计学方法,所有的实验数据热导率、气孔率、晶界密度等均来自实验测量,且所有分析讨论都是建立在最小样本容量的基础上,多数据能有效弥补系统误差、实验误差甚至某一次实验错误等原因给结果带来的不确定性,增加实验结果的可靠性,使得结论更具有说服力。 实验采用多元线性回归分析展开不同温度下YSZ涂层热导率与显微结构量化关系研究,取得的主要成果如下: 1.采用大气等离子喷涂制备YSZ涂层,通过X-射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)等方法对其进行表征,获得涂层显微结构的量化信息。 2.采用多元线性分析(MLR)建立了气孔率、晶界密度、单斜相含量,温度与热导率间的定量关系,结果表明低温下涂层热导率主要由气孔率和晶界密度决定,高温热导率主要由单斜相含量决定。 3.在显著性分析的基础上得到最优回归方程后,能根据涂层的显微结构得到一定温度下热导率的置信区间,从而可以预测服役温度下涂层热导率,这对生产使用具有重要科学指导意义。