Y2O3与Gd2O3共掺杂SrZrO3热障涂层材料的热物理性能

第42卷 第6期Vol.42No.62021年12月Journal of Ceramics Dec. 2021收稿日期：2021‒07‒12。

修订日期：2021‒09‒14。

Received date: 2021‒07‒12. Revised date: 2021‒09‒14.基金项目：广东省“珠江人才计划”本土创新科研团队项目 Correspondent author: NIE Guanglin (1990-), Male, Ph.D.; (2017BT01C169)；广东省基础与应用基础研究基金项目(2020 WU Shanghua (1963-), Male, Ph.D., Professor.A1515010004)；绿色建筑材料国家重点实验室开放基金(2019 E-mail: **************************;************.cn GBM03)。

通信联系人：聂光临(1990-)，男，博士；伍尚华(1963-)，男， 博士，教授。

DOI: 10.13957/ki.tcxb.2021.06.016La 2O 3-Y 2O 3复掺制备高强韧Al 2O 3陶瓷基板刘磊仁1，聂光临1，黄丹武1，赵振华1，包亦望2，伍尚华1(1. 广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006；2. 中国建筑材料科学研究总院有限公司 绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024)摘 要：Al 2O 3作为应用最广的陶瓷基板，优异的力学强度、韧性与导热性能是确保其安全可靠服役的前提。

稀土金属氧化物(La 2O 3、Y 2O 3)掺杂是提升Al 2O 3陶瓷力学性能的有效方法，然而，单一掺杂的强化效果有限，因此，采用La 2O 3-Y 2O 3复掺的方法以望进一步提升Al 2O 3陶瓷基板的抗弯强度与断裂韧性，并在此基础上探讨了La 2O 3-Y 2O 3复掺对Al 2O 3陶瓷热导率的影响规律。

氧化钇热障涂层材料
氧化钇热障涂层材料是一种重要的材料，主要用于高温防护和热屏蔽领域。

氧化钇是一种具有高热稳定性和良好化学稳定性的材料，在高温下不易氧化、分解或产生其他化学反应。

由于其优异的热稳定性，氧化钇被广泛应用于高温防护和热屏蔽领域。

热障涂层是一种特殊类型的涂层，其主要作用是阻止热量传递。

通过在基体表面涂覆一层热导率较低的涂层，可以有效地降低基体的热损失和热辐射。

氧化钇热障涂层材料具有良好的隔热性能和较高的抗热震性能，能够在高温环境下长期稳定工作。

在制备氧化钇热障涂层材料时，通常采用等离子喷涂、激光熔覆、化学气相沉积等方法。

这些方法能够将氧化钇粉末或熔融态的氧化钇涂覆在基体表面，形成一层致密的涂层。

总之，氧化钇热障涂层材料具有良好的隔热性能、抗热震性能和化学稳定性，能够广泛应用于高温防护和热屏蔽领域。

同时，其制备方法也多种多样，可以根据具体的应用场景选择合适的方法进行制备。

第 4 期第 43-53 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.43-53第 52 卷2024 年 4 月Gd 3+掺杂调控BiFeO 3-BaTiO 3高温无铅压电陶瓷的结构与性能Structures and properties of Gd 3+ doped modified BiFeO 3-BaTiO 3 high -temperature lead -free piezoelectric ceramics唐蓝馨1，王芳1，周治1，李双池1，左鑫1，李凌峰1，杨柳1，谭启2，陈渝1*（1 成都大学 机械工程学院，成都 610106；2 广东以色列理工学院材料科学与工程系，广东 汕头 515063）TANG Lanxin 1，WANG Fang 1，ZHOU Zhi 1，LI Shuangchi 1，ZUO Xin 1，LI Lingfeng 1，YANG Liu 1，TAN Daniel Q 2，CHEN Yu 1*（1 School of Mechanical Engineering ，Chengdu University ，Chengdu 610106，China ；2 Department of Materials Science and Engineering ，Guangdong Technion -Israel Institute of Technology ，Shantou 515063，Guangdong ，China ）摘要：用于监测航空发动机、重型燃气轮机等重大技术装备高温部件振动状态的压电加速度传感器，需要一种高居里温度压电陶瓷作为敏感元件，而电子元器件的无铅化是环境保护的迫切要求。

采用传统的固相反应法制备一种Gd/Mn 共掺杂的BF -BT （（0.67BiFeO 3-0.33Ba 1-x Gd x TiO 3）+0.5%（质量分数）MnO 2，x =0~0.02）高温无铅压电陶瓷，并研究Gd 3+掺杂浓度（x ）对BF -BT 陶瓷的相组成、微观结构、压电性能、介电弛豫行为及交流阻抗特征的影响。

热障涂层隔热性能研究热障涂层隔热性能研究热障涂层(Thermal Barrier Coatings, TBCs)是由陶瓷氧化物面层和起粘结作用的底涂层组成的防热系统。

它利用陶瓷材料优异的耐高温、耐冲刷、抗腐蚀和低导热性能,提高金属部件的许用工作温度,增强热端部件的抗高温能力,延长热端部件的使用寿命,提高发动机的工作效率。

由于热障涂层带来的隔热效果直接影响发动机的性能和可靠性,因此准确测定TBCs的隔热效果对于发动机设计和探索降低TBCs热导率的途径都非常关键,已经成为热障涂层最重要的性能要求之一。

鉴于传统的在发动机装机后实际运行时测试热障涂层隔热效果这一方法存在诸多弊病,如测试周期长、耗资巨大、方法复杂、风险大等,因此,建立一种在装机前进行发动机关键部件热障涂层隔热效果的表征与测定方法已非常必要和迫切。

目前广泛使用的热障涂层材料是氧化钇部分稳定的氧化锆(YSZ),该材料的使用温度不能超过1200℃,并且采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)时热导率偏高,不能满足未来高性能航空发动机的要求。

因此,研究新结构或新材料热障涂层已成为未来高性能航空发动机研制的关键问题。

采用激光脉冲法测定涂层热物理性能,结合涂层厚度、冷气流量、使用环境温度等对YSZ热障涂层的隔热效果进行表征和评定,并与隔热温差实测结果进行对比研究;同时研究温度、热历史、尺寸效应和激光穿透性问题对热障涂层热扩散系数等热物理性能的影响,探索解决激光脉冲法中存在的激光穿透性问题的途径。

结果表明,采用热物理性能法得到的隔热效果计算结果与实测结果吻合较好,能够满足隔热效果工程评定要求。

随测试温度升高,EB-PVD热障涂层的宏观热扩散系数先减小再增大,但在整个测试温度范围内,其幅度不大。

热处理使EB-PVD热障涂层中产生了垂直于基体表面的微裂纹,导致涂层热扩散系数高于沉积态。

喷Au加胶态石墨复合遮挡处理有效地解决了激光脉冲法测试涂层热扩散系数时的激光穿透性问题。

Al2O3含量对YSZ热障涂层性能的影响李宇杰;于月光;冀晓鹃;侯伟骜;贾芳【摘要】Al2O3等氧化物对YSZ热障涂层的高温使用性能有一定的影响.本文用HVOF喷涂NiCoCrAlY合金粘结层,APS喷涂YSZ陶瓷面层,制备了Al2O3含量为0.01～0.64wt％的YSZ涂层.比较了不同Al2O3含量的YSZ涂层在1100℃下的热震性能和抗烧结性能,并探讨Al2O3对涂层的影响机理.结果表明相较于高纯YSZ 涂层,随着涂层中Al2O3含量升高,涂层的抗热震性能降低,且Al2O3促进YSZ涂层的烧结.Al2O3含量在小于0.01wt％-0.12wt％区间内时,对涂层抗热震和抗烧结性能有显著影响,含量继续增加至0.64％时,对性能影响减缓.显微组织观察与EDS检测结果表明涂层中Al2O3并未在熔融颗粒界面处偏聚,但在颗粒内部有局部偏析.由此推测,含Al2O3的YSZ涂层热震失效的原因可能是Al2O3在YSZ颗粒内部偏析,并影响涂层的烧结性能,导致裂纹容易萌生和扩展.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2018(010)001【总页数】7页(P62-68)【关键词】热障涂层;抗热震性能;抗烧结性能;Al2O3;偏析【作者】李宇杰;于月光;冀晓鹃;侯伟骜;贾芳【作者单位】北京矿冶研究总院,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;北京矿冶科技集团有限公司,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;北京矿冶科技集团有限公司,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;北京矿冶科技集团有限公司,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;北京矿冶科技集团有限公司,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TG174.40 引言随着航空航天技术的快速发展，航空发动机涡轮前进口温度不断提高，使得发动机结构材料的工作环境恶化，从而对高温结构材料提出更高的性能要求[1,2]。

YSZ热障涂层的制备方法和性能评估YSZ热障涂层的制备方法和性能评估YSZ热障涂层（YSZ TBC）是一种常用于热障涂层的材料，具有优秀的高温抗氧化和热隔离性能。

本文将介绍YSZ热障涂层的制备方法和性能评估。

首先，YSZ热障涂层的制备方法包括热喷涂和物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）两种主要技术。

热喷涂是一种常见的制备方法，它通过将YSZ粉末加热熔融后喷射到基底表面形成涂层。

热喷涂的优点是成本低、适用于大面积涂层，但涂层的结构相对粗糙。

而PVD是一种高温蒸发或溅射沉积的方法，可以制备出更加致密和均匀的涂层，但设备成本较高。

接下来，YSZ热障涂层的性能评估主要包括抗热震性能、热导率和界面结合强度等指标。

抗热震性能是评估涂层在高温循环条件下的稳定性，常用的测试方法有热震试验和热梯度试验。

热导率是评估涂层的隔热性能，可以通过热导率测试仪进行测量。

界面结合强度是评估涂层与基底之间的结合程度，常用的方法有剪切试验和拉伸试验。

此外，YSZ热障涂层还需要进行微观结构和成分分析。

扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）可以观察涂层的表面形貌和孔隙结构，能够评估涂层的致密性和均匀性。

X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）可以分析涂层的晶体结构和相组成，判断涂层中YSZ的晶相含量和结晶度。

综上所述，YSZ热障涂层的制备方法包括热喷涂和PVD，性能评估主要包括抗热震性能、热导率和界面结合强度等指标。

此外，还需要进行微观结构和成分分析。

通过对YSZ热障涂层的制备和性能评估，可以更好地了解其在高温环境下的应用性能，为进一步优化和改进涂层提供指导。

刻蚀机工艺腔室内表面y2o3涂层处理技术的研究引言•背景介绍：刻蚀机工艺在半导体制造和微纳加工等领域具有重要应用，其关键是刻蚀腔室的性能。

•问题陈述：腔室内表面的材料选择和涂层处理对刻蚀机工艺的性能产生重要影响。

•研究目标：本研究旨在探索使用Y2O3涂层处理刻蚀机腔室内表面的技术，提高刻蚀机的性能和可靠性。

Y2O3涂层的选择Y2O3涂层的特性•高熔点和优良耐热性•优秀的抗化学侵蚀性能•高氧化物热导率•优异的低介电常数Y2O3涂层的优势•提高腔室内表面的耐腐蚀性能•降低腔室内表面的电子反射率•增强刻蚀腔室的温度稳定性•提高刻蚀腔室的热传导性能Y2O3涂层处理技术研究Y2O3涂层制备方法1.物理气相沉积（PVD）–溅射沉积–蒸发沉积–离子束沉积2.化学气相沉积（CVD）–热CVD–等离子体增强CVDY2O3涂层表面形貌和结构分析1.原子力显微镜（AFM）–表面粗糙度–颗粒分布2.扫描电子显微镜（SEM）–表面形貌–结构特征3.X射线衍射（XRD）–晶体结构–晶体取向Y2O3涂层性能测试1.耐腐蚀性能测试–酸碱溶液腐蚀试验–湿气腐蚀试验2.介电性能测试–介电常数测量–介电损耗角正切测量3.导热性能测试–热导率测量–热膨胀系数测量Y2O3涂层处理工艺优化涂层厚度优化1.厚度对刻蚀性能的影响2.最优涂层厚度的选择涂层制备工艺优化1.沉积速率调控2.沉积温度优化涂层后处理工艺优化1.热处理工艺优化2.表面处理工艺优化结果与讨论Y2O3涂层处理的刻蚀腔室性能改善效果•耐腐蚀性能提高•电子反射率降低•温度稳定性增强•热传导性能改善Y2O3涂层处理工艺的优化结果•最优涂层厚度为X nm•沉积速率为X Å/s•沉积温度为X ℃•热处理工艺为X ℃持续X h结论•Y2O3涂层处理技术能够改善刻蚀机腔室的性能和可靠性。

•Y2O3涂层的制备方法和处理工艺对涂层性能有重要影响。

•最优涂层厚度和工艺参数应根据实际应用需求进行优化。

Y2O3掺杂对钛酸锶钡基陶瓷结构及介电性能的影响肖宇;周恒为;丁捷;徐凡华;衡晓;雷婷;尹红梅【期刊名称】《伊犁师范学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(8)1【摘要】In this paper, (1-x)Ba 0.2 Sr 0.8 Ti 0.98 Zn 0.04 O 3+xY 2 O3(x=0,0.02,0.025,0.03)ceramic samples which based on 4at% ZnO-doped Ba0.2Sr0.8TiO3 (BST-Zn) ceramics were prepared by the conventional solid-state reaction technique. The effect of Y2O3-doped on microstructures and dielectric properties of the BST-Zn simples were studied systematically. The results show that: (1) With doping suitable amount of Y2O3 maximum contents, the simples’ cell volume increases and grain size decreases;(2) It is found that the dielectric constant is 885 and the dielectric loss is 0.024, when doped 2% Y2O3 in BST-Zn ceramic at 10Hz frequency; (3) with the the Y2O3 doping, BST-Zn’s dispersion phase transition turn into the polarization glass transition phase transition in low temperature area, and two relaxation processes have been found at the area of 250K and 350K.%采用固相反应方法制备出（1-x）Ba0.2Sr0.8Ti0.98Zn0.04O3+xY2O3（x=0，0.02，0.025，0.03）陶瓷材料，并研究Y2O3掺杂对BST-Zn陶瓷样品结构和介电性能的影响，得到以下结论：（1）一定量的Y2O3掺杂，可使BST-Zn陶瓷的晶胞体积增大，晶粒尺寸减小；（2）频率为10Hz时，当掺入2%Y 2 O 3时，ε'最大值可达到885，此时介电损耗为0.024；（3）Y 2 O 3掺入使得低温的弥散相变转化向极化玻璃化转变，并在250K和350K附近出现新的弛豫过程.【总页数】4页(P30-33)【作者】肖宇;周恒为;丁捷;徐凡华;衡晓;雷婷;尹红梅【作者单位】伊犁师范学院物理科学与技术学院，新疆凝聚态相变与微结构实验室，新疆伊宁 835000;伊犁师范学院物理科学与技术学院，新疆凝聚态相变与微结构实验室，新疆伊宁 835000; 南京大学物理学院，国家固体微结构重点实验室，江苏南京 210093;伊犁师范学院物理科学与技术学院，新疆凝聚态相变与微结构实验室，新疆伊宁 835000;伊犁师范学院物理科学与技术学院，新疆凝聚态相变与微结构实验室，新疆伊宁 835000;伊犁师范学院物理科学与技术学院，新疆凝聚态相变与微结构实验室，新疆伊宁 835000;伊犁师范学院物理科学与技术学院，新疆凝聚态相变与微结构实验室，新疆伊宁 835000;伊犁师范学院物理科学与技术学院，新疆凝聚态相变与微结构实验室，新疆伊宁 835000; 南京大学物理学院，国家固体微结构重点实验室，江苏南京 210093【正文语种】中文【中图分类】TB34【相关文献】1.Dy2O3掺杂对钛酸锶钡陶瓷结构性能的影响 [J], 李雨珖;马铁成;刘贵山;吴凯卓;冯俊;冷小威2.掺杂Y2O3对钛酸锶钡铁电陶瓷材料显微结构和介电性能的影响 [J], 许春来;周和平3.Y2O3和ZnO共掺杂对BaTiO3陶瓷的微观结构和介电性能的影响 [J], 李波;张树人;周晓华;袁颖4.掺杂Bi_2O_3对钛酸锶钡铁电陶瓷显微结构和介电性能的影响 [J], 许春来;周和平5.掺杂氧化铌对钛酸锶钡铁电陶瓷材料显微结构和介电性能的影响 [J], 许春来;周和平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

双等离子体微弧沉积ZrO2和ZrO2-Y2O3陶瓷涂层的报告，
600字
本报告将重点介绍双等离子体微弧沉积（DED）法制备ZrO2
和ZrO2-Y2O3陶瓷涂层的技术工艺及其原理。

ZrO2和ZrO2-Y2O3陶瓷涂层的制备采用双等离子体微弧沉积
方法。

DED过程中，在氩气减压真空室中通过双等离子体微
弧沉积技术向表面涂覆材料，通过电弧产生的热能将原料熔化，然后形成涂层。

该过程中利用电子束、氩气和工艺气体的有效共同作用使反应物分子产生扩散性熔融，使涂层在快速冷却过程中获得较优质的涂层结构。

与其他涂层制备技术相比，双等离子体微弧沉积具有良好的物理和化学特性，包括优异的表面性能、耐磨性和耐腐蚀性，可提供良好的机械强度和耐热性。

此外，微弧技术具有低温、低能耗等优势，由于其特殊的熔化机制，微弧技术能够为表面涂覆超标准涂层。

在本次制备涂层过程中，采用四氯化锆作为原料，磷酸镁作为添加剂，调整反应参数以制备ZrO2和ZrO2-Y2O3陶瓷涂层。

涂层性能测试中，X-射线衍射（XRD）仪和探針测试结果显示，DED法制备的涂层具有良好的均匀性和密度，其微观形
貌显示丰富的角质结构，晶体结构稳定，可满足运行要求。

此外，采用硬度测试仪和摩擦磨损测试机测试涂层的抗磨损性能，结果表明，DED技术可以得到优良的抗磨损性能，其硬
度值可达到HV 30GPa，摩擦系数≤ 0.1。

综上所述，双等离子体微弧沉积技术是一种制备超标准涂层的高效方法，可以制备出具有耐磨性和耐腐蚀性的优质ZrO2和ZrO2-Y2O3陶瓷涂层。