關(guān)于熱障涂層的研究文獻(xiàn)綜述熱障涂層的發(fā)展歷史和趨勢早在1940年左右就已經(jīng)出現(xiàn)了熱障涂層的相關(guān)報道，經(jīng)過了大約半個多世紀(jì)的時間進(jìn)行研究和發(fā)展，熱障涂層的材料選材和結(jié)構(gòu)優(yōu)化都有了極大的提升和改善，熱障涂層的技術(shù)體系已經(jīng)趨向成熟，我們可以將其發(fā)展過程大致劃分為四個時期ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>王植</Author><Year>2016</Year><RecNum>7</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[4]</style></DisplayText><record><rec-number>7</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dfr5prd9bv0zxfezzfjxf9fiw2axf0afsd5z"timestamp="1622273799">7</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>王植</author></authors></contributors><titles><title>基于激光熔覆的汽輪機(jī)葉片熱障涂層制備與性能研究</title></titles><dates><year>2016</year></dates><publisher>天津工業(yè)大學(xué)</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[4]。從最開始使用壽命和性能都較差的β-NiAl基鋁化物涂層到現(xiàn)在運用廣泛、性能顯著的新型陶瓷熱障涂層，熱障涂層在技術(shù)上的發(fā)展與運用已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，目前部分氧化釔（6~8wt.％Y2O3）穩(wěn)定的氧化鋯（ZrO2）是商業(yè)化應(yīng)用比較成功的一種熱障涂層，相比于上幾代的熱障涂層材料，它有較低的熱導(dǎo)率系數(shù)，這意味著它的隔熱效果較為出色，而熱膨脹系數(shù)也與基體相適配，能保證在高溫下不輕易脫落。因此在使用的過程中能夠有效的抵擋住發(fā)動機(jī)發(fā)受熱部位的惡劣環(huán)境，提高金屬部件的使用壽命。YSZ熱障涂層在1200℃在以上使用時的相變?nèi)毕輹恋K了其進(jìn)一步高溫下的使用。所以尋找一種在實際高溫下使用性能更好的熱障材料，并詳細(xì)研究相應(yīng)熱障涂層材料涂層的構(gòu)成、加工工藝和過程中的質(zhì)量控制、失效原因和機(jī)理、無損檢查、壽命預(yù)測等，這些都是為了適應(yīng)燃燒室的溫度朝著高流量比、高進(jìn)口溫度方向的發(fā)展這一必然趨勢，也是目前以及今后對于熱障涂層技術(shù)領(lǐng)域研究的重點ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>牟仁德</Author><Year>2009</Year><RecNum>2</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[5]</style></DisplayText><record><rec-number>2</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dfr5prd9bv0zxfezzfjxf9fiw2axf0afsd5z"timestamp="1622270079">2</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">牟仁德</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">陸峰</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">何利民</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">賀世美</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">黃光宏</style><styleface="normal"font="default"size="100%">[J]</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">熱噴涂技術(shù)</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">熱障涂層技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用與發(fā)展</style></title></titles><pages>53-58</pages><volume>1</volume><number>001</number><dates><year>2009</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[5]。熱障涂層的結(jié)構(gòu)熱障涂層是為了對熱端部件的表面進(jìn)行隔熱以及防熱保護(hù)。而為了滿足涂層的使用需求，涂層材料應(yīng)該擁有低熱導(dǎo)和高耐熱性。而由于熱端部件處的溫度過高，所以材料也同時需要有一定的抗熱腐蝕性。而根據(jù)以上需求設(shè)計出來的材料就是熱障涂層的陶瓷層。雖然滿足了熱障的需求，但是這樣的陶瓷層如果直接涂覆在基體表面的時候因特別容易脫落。即使不脫落，在進(jìn)行熱循環(huán)會也有很大的應(yīng)力導(dǎo)致陶瓷層的使用壽命降低，這樣的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)是無法進(jìn)行商用的。為了解決陶瓷層和基體的性能不適配的問題，人們在兩個層體之間加了另一個層體來進(jìn)行一定的過渡，后來這一層被定義為粘結(jié)層，同時粘結(jié)層在改善整個熱障涂層的性能方面也有一定的貢獻(xiàn)，例如可以增強(qiáng)熱障涂層的耐腐蝕性能和抗氧化性能ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Xianxiu</Author><Year>2012</Year><RecNum>8</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>8</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dfr5prd9bv0zxfezzfjxf9fiw2axf0afsd5z"timestamp="1622273926">8</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Xianxiu</author><author>Mei</author><author>and</author><author>Xiaofei</author><author>Liu</author><author>and</author><author>Cunxia</author><author>Wang</author><author>and</author><author>Younian[J]AppliedSurfaceScience</author></authors></contributors><titles><title>Improvingoxidationresistanceandthermalinsulationofthermalbarriercoatingsbyintensepulsedelectronbeamirradiation</title></titles><pages>810-815</pages><volume>263</volume><number>1</number><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[6]。經(jīng)過了這么多年的研究和發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)熱障涂層的厚度并不是越厚越好，較厚的熱障涂層在界面接觸的地方容易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力使涂層脫落，降低涂層的使用時間。所以現(xiàn)在一般根據(jù)需求來確定涂層的厚度。經(jīng)典的TBC設(shè)計具有基底、粘結(jié)層、熱生長氧化物（TGO）層和熱障層如REF_Ref73081835\h圖1.1ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Sankar</Author><Year>2014</Year><RecNum>6</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>6</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dfr5prd9bv0zxfezzfjxf9fiw2axf0afsd5z"timestamp="1622273702">6</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Sankar,V.</author></authors></contributors><titles><title>THERMALBARRIERCOATINGSMATERIALSELECTION,METHODOFPREPARATIONANDAPPLICATIONS-REVIEW</title></titles><dates><year>2014</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[7]所示圖1.SEQ圖1.\*ARABIC1傳統(tǒng)TBC設(shè)計示意圖ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Sankar</Author><Year>2014</Year><RecNum>6</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>6</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dfr5prd9bv0zxfezzfjxf9fiw2axf0afsd5z"timestamp="1622273702">6</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Sankar,V.</author></authors></contributors><titles><title>THERMALBARRIERCOATINGSMATERIALSELECTION,METHODOFPREPARATIONANDAPPLICATIONS-REVIEW</title></titles><dates><year>2014</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[7]在TBC中，粘結(jié)層充當(dāng)基底和外涂層之間的預(yù)涂層界面，以增加各層之間的附著力和涂層的結(jié)構(gòu)完整性。TGO層是通過在制造和操作過程中氧氣通過外涂層的擴(kuò)散而形成的。外涂層一般叫做TBC層，通常是一種為基底提供熱保護(hù)的陶瓷[8]。熱障涂層的選材要求熱障涂層最初被分為陶瓷層材料和粘結(jié)層材料兩個組成部分，作為熱障涂層材料所能使用的最主要理論根究就是材料要有尤其低的高溫?zé)釋?dǎo)率和比基體與粘結(jié)層之間形成的氧化物更好的熱力學(xué)穩(wěn)定性，所以目前主要使用最低熱導(dǎo)率理論結(jié)合材料參數(shù)來確定材料是否可以作為熱障涂層應(yīng)用于各種高溫場合ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Padture</Author><Year>2002</Year><RecNum>15</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[9]</style></DisplayText><record><rec-number>15</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dfr5prd9bv0zxfezzfjxf9fiw2axf0afsd5z"timestamp="1622275258">15</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Padture,N.P.</author><author>Gell,M.</author><author>Jordan,E.H.</author></authors></contributors><titles><title>Materialsscience-Thermalbarriercoatingsforgas-turbineengineapptications</title></titles><dates><year>2002</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[9]。目前最新的陶瓷層結(jié)構(gòu)是雙層陶瓷層（DCL），雙陶瓷層涂層被認(rèn)為是一種通過在傳統(tǒng)YSZ面漆中添加主要的鋯酸鹽層來提高TBC性能的新方法，這些材料被設(shè)計集成到陶瓷面漆中，提供熱穩(wěn)定性和改進(jìn)的抗氧化性。在降低熱導(dǎo)率和熱膨脹失配的同時提高相穩(wěn)定性可以減緩氧化速率，從而減緩TBC中潛在的層裂。研究表明，鋯酸鹽DCL涂層是一種可行的選擇，以提高整體壽命和性能的TBCs在各種應(yīng)用ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Nicholls</Author><Year>2002</Year><RecNum>16</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[10]</style></DisplayText><record><rec-number>16</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dfr5prd9bv0zxfezzfjxf9fiw2axf0afsd5z"timestamp="1622275314">16</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Nicholls,J.R.</author><author>Lawson,K.J.</author><author>Johnstone,A.</author><author>Rickerby,D.S.[J]Surface</author><author>CoatingsTechnology</author></authors></contributors><titles><title>MethodstoreducethethermalconductivityofEB-PVDTBCs</title></titles><pages>383-391</pages><volume>151</volume><number>01</number><dates><year>2002</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[10]。表1.SEQ表1.\*ARABIC1熱障涂層陶瓷材料及其部分性能綜合這些因素，可用作熱障涂層陶瓷層的材料比較少。經(jīng)過測量，瓷土、焦綠石（A23+B24+O7）、石榴石（Y3AlFe5-xO12）、獨居石（LaPO4）、鈣鈦礦（ABO3）、六鋁酸鑭鎂（LaMgAl1O19）都具有較低的熱擴(kuò)散率，因此可以認(rèn)為是潛在的TBC材料。REF_Ref73081860\h表1.1是幾種熱障涂層材料及其部分物理性能。由于熱障涂層帶來的經(jīng)濟(jì)效益比較高，人們也在不斷探索是否有其他材料適合作為熱障涂層。氧化釔部分穩(wěn)定氧化鋯（YTZP）是一種陶瓷材料，由于其特殊的整體性能（例如，相對較低的熱導(dǎo)率、較高的介電常數(shù)、過高的斷裂韌性和高溫下的化學(xué)惰性）而應(yīng)用廣泛。尤其是氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ），它相較于比其它陶瓷層具有更高的抗熱震性。YSZ涂層中氧化鋯在外加應(yīng)力下發(fā)生單斜相變，這種相變會使體積膨脹，從而在裂紋附近積聚壓應(yīng)力，而其中的氧化釔穩(wěn)定劑有助于在室溫下保持氧化鋯的四方相。然而，YSZ陶瓷層無法在1200℃以上長期使用，因為在這樣的高溫下涂層的抗燒結(jié)性會降低，而亞穩(wěn)四方相也會產(chǎn)生嚴(yán)重的相變使得熱導(dǎo)率升高，并促進(jìn)了陶瓷涂層的層裂ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Miller</Author><Year>1987</Year><RecNum>13</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[11]</style></DisplayText><record><rec-number>13</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dfr5prd9bv0zxfezzfjxf9fiw2axf0afsd5z"timestamp="1622274975">13</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Miller,R.A.[J]Surface</author><author>CoatingsTechnology</author></authors></contributors><titles><title>Currentstatusofthermalbarriercoatings—Anoverview</title></titles><pages>1-11</pages><volume>30</volume><number>1</number><dates><year>1987</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[11]。而在粘結(jié)層的應(yīng)用上，根據(jù)粘結(jié)層涂覆方法的不同將TBC中的粘結(jié)層分為擴(kuò)散涂層和涂覆涂層。擴(kuò)散涂層在基體和結(jié)合層之間形成金屬間化合物層作為氧擴(kuò)散邊界。鋁涂層在高溫合金上形成NiAl層，該層中通常夾雜有硅和鉻以及他們的氧化膜。目前的應(yīng)用多是使用經(jīng)鉑改性的NiAl粘結(jié)層。由于熱循環(huán)類型和使用條件對TBC壽命很重要，在進(jìn)行長時間的熱循環(huán)的時候，Pt改性的NiAl鍵合涂層功能良好。而如果進(jìn)行較短時間的熱循環(huán)的時候普通的MCrAlX粘合涂層的性能更好。MCrAlX粘合涂層是覆蓋涂層，其中M代表通常是Ni、Co或Fe混合的基材，X代表Y或Zr。在該涂層中，Al主要用作氧化保護(hù)的氧化層，而Cr的添加是為了提高了Al的有效化學(xué)活性。涂層中的X通常是釔，有助于提高熱阻以及與陶瓷涂層和生長氧化鋁的熱匹配。同理，M基材是為了增加與基材的相容性ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Miller</Author><Year>1997</Year><RecNum>11</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[12]</style></DisplayText><record><rec-number>11</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dfr5prd9bv0zxfezzfjxf9fiw2axf0afsd5z"timestamp="1622274375">11</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Miller,R.A.[J]JournalofThermalSprayTechnology</author></authors></contributors><titles><title>Thermalbarriercoatingsforaircraftengines:Historyanddirections</title></titles><pages>35</pages><volume>6</volume><number>1</number><dates><year>1997</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[12]?？梢钥闯?，除粘結(jié)層外，隔熱層材料是熱障涂層最重要的部分，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)可以對目前主流的陶瓷層做了如下REF_Ref73183952\h表1.2的總結(jié)。

表1.SEQ表1.\*ARABIC2可供熱障涂層的陶瓷層所用的材料優(yōu)點和缺點參考文獻(xiàn)ADDINEN.REFLIST[1]張佐伊.Y2O3-ZrO2熱障涂層高溫氧化、腐蝕及抗熱震性能研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.[2]楊二娟，李太江，李巍，李勇，劉剛.燒結(jié)溫度對熱障涂層組織及性能的影響[J].金屬熱處理，2017，42(010):170-173.[3]徐惠彬，宮聲凱，劉福順.航空發(fā)動機(jī)熱障涂層材料體系的研究[J].航空學(xué)報，2000，（01）:8-13.[4]王植.基于激光熔覆的汽輪機(jī)葉片熱障涂層制備與性能研究[D].天津工業(yè)大學(xué)，2016.[5]牟仁德，陸峰，何利民，賀世美，黃光宏.熱障涂層技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用與發(fā)展[J].熱噴涂技術(shù)，2009，1(01):53-58+66.[6]XianxiuMei,XiaofeiLiu,CunxiaWang,YounianWang,ChuangDong.Improvingoxidationresistanceandthermalinsulationofthermalbarriercoatingsbyintensepulsedelectronbeamirradiation[J].AppliedSurfaceScience,2012,263.[7]VishnuSankar.ThermalBarrierCoatingsMaterialSelection,MethodofPreparationandApplications[J].InternationalJournalofMechanicalEngineeringandRoboticsResearch,2014,3(2).[8]A.Portinha,V.Teixeira,J.Carneiro,J.Martins,M.F.Costa,R.Vassen,D.Stoever.Characterizationofthermalbarriercoatingswithagradientinporosity[J].Surface&CoatingsTechnology,2004,195(2).[9]NitinP.Padture,MauriceGell,EricH.Jordan.ThermalBarrierCoatingsforGas-TurbineEngineApplications[J].Science,2002,296(5566).[10]J.R.Nicholls,K.J.Lawson,A.Johnstone,D.S.Rickerby.MethodstoreducethethermalconductivityofEB-PVDTBCs[J].Surface&CoatingsTechnology,2002,151.[11]MillerRobertA..CurrentstatusofthermalbarriercoatingsaA