氧化钆改性铈酸镧热障涂层材料设计 及涂层抗热震性能研究

La2Ce2O7(LC) 由于具有比 YSZ 更低的热导率、 更高的热膨胀系数和良好的高温相稳定性, 是一种极具前 景的热障涂层陶瓷材料。 但该材料热膨胀系数在 200~400℃温度区间存在异常下降现象, 从而引起涂层过早失效 的问题。 目前, 通过掺杂 Gd2O3 可有效解决 LC 低温段热膨胀系数下降的问题, 但是, Gd2O3 改性 La2Ce2O7 热障 涂层最优掺杂浓度及涂层性能还未见报道。 本文采用化学共沉淀法制备了三种不同浓度 Gd2O3 改性 La2Ce2O7 材 料 ((LaxGd1-x)2Ce2O7(x=0,0.1,0.2,0.3)), 研究了掺杂浓度对其热物理性能及相稳定性的影响, 采用等离子喷涂工艺 制备了(La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC)涂层, 研究了涂层的抗热震性能和涂层的失效机理。 研究结果表明： (La0.8Gd0.2)2Ce2O7 (LGC) 材料具有较低的热导率, 室温到 1400℃无相变, 并且经 1400℃长时间热处理无相变; 其制备的双陶瓷结 构 LGC/YSZ 热障涂层 1100℃热震次数可达到 109 次, 较未改性 LC/YSZ 热障涂层提升了大约 60%; 两种涂层的 失效模式相似, 均为陶瓷顶层烧结引起的片状剥落失效。     

等离子喷涂纳米La2Zr2O7和纳米ZrO2涂层隔热性能比较

采用大气等离子喷涂了一种新型的纳米La2Zr2O7热障涂层,比较了纳米La2Zr2O7和纳米ZrO2涂层的隔热性能.结果表明,与纳米YPSZ涂层相比,纳米结构的La2Zr2O7具有更好的隔热性能.并讨论了涂层显微组织对涂层隔热性能的影响.     

CeO_2添加剂对Cr_2O_3涂层组织和抗热震性的影响

本文在 Cr2 O3陶瓷材料中添加不同含量的 Ce O2 ,探讨了 Ce O2 对等离子喷涂 Cr2 O3涂层组织和抗热震性的影响。研究结果表明 ,加入 3.0 % Ce O2 可降低涂层中的孔隙率和空洞尺寸 ,减少涂层内应力在孔隙边缘的应力集中 ,从而提高 Cr2 O3涂层的抗热震性。陶瓷涂层的热震失效是由于涂层在循环加热和冷却过程中 ,涂层内产生循环热应力 ,导致涂层发生热疲劳失效     

高温固相法制备Sm2O3掺杂La2Ce2O7热障涂层材料

以La2O3、Ce O2和Sm2O3为原料,采用高温固相反应法制备了Sm2O3部分掺杂La2Ce2O7热障涂层陶瓷材料,其化学式为(SmxLa1-x)2Ce2O7.采用X射线衍射法研究了试样的物相结构,并通过对比各实验条件下制备的试样的X射线衍射图谱,对试样的掺杂比例、烧制温度及烧制时间进行了探究.结果表明,所制备试样为萤石结构,当掺杂摩尔比Sm∶La为1∶2或1∶3时试样均能保持良好的相结构,以掺杂摩尔比Sm∶La=1∶2制备的(Sm0.33La0.67)2Ce2O7材料在1600℃下具有良好的相稳定性,且其最佳制备条件为1550℃下烧制10 h,该材料是一种很有潜力的新型热障涂层陶瓷材料.     

等离子喷涂氧化铝涂层的结构与性能研究

采用等离子喷涂技术 ,在 Fe Cr Al RE合金基体表面制备铝钛涂层和氧化铝涂层 ,与浸渍法制备的氧化铝涂层进行比较。利用 XRD、SEM、BET和超声振动等分析测试技术 ,对涂层的微观结构与表面特性进行研究。结果表明 ,加入适量的 Ce O2 、L a2 O3 、Zr O2 、Si O2 后 ,氧化铝喷涂涂层的表面组成相主要保持为 γ- Al2 O3 ,其蜂窝状多孔结构上堆积了大量弥散分布的纳米微粒 ;这种复合结构既保证了涂层与载体牢固的结合 ,表现出优于氧化铝浸渍涂层的抗振性与抗热震性 ,又使得涂层的几何比表面达到 32 .1m2 / g,大大超过铝钛喷涂涂层。因此 ,可用等离子喷涂工艺制备氧化铝涂层 ,作为承载活性组分的分散层 ,用于摩托车的金属载体排气催化剂     

铈锆酸镧涂层高温时效行为和热震性能研究

采用等离子喷涂制备了铈锆酸镧涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、图像分析法等研究了喷涂功率对沉积态涂层表面和截面微观结构、孔隙率等的影响规律,研究了涂层在1200℃、1300℃高温100h时效下相稳定性、微观结构、孔隙率的变化,比较了不同喷涂功率涂层的抗热震性能。研究结果表明:随着等离子喷涂功率的增加,喷涂过程中半熔融颗粒比例减小,涂层的孔隙率减小。涂层经1200℃、1300℃高温保温100 h后仍然具有单一的烧绿石结构,随着热处理温度升高,涂层孔隙率减小。研究了不同功率喷涂的涂层从1250℃到冷水中的热震行为,失效机制分析表明:陶瓷层与粘结层热应力不匹配造成陶瓷层底部产生裂纹是导致涂层失效的主要方式。     

不同显微结构 Yb2Si2O7 环境障涂层的抗热震性能研究

采用低压等离子喷涂工艺 (LPPS) 在 SiCf/SiC 复合材料表面依次制备了 Si 底层、 Mullite 中间层和 Yb2Si2O7 面层的环境障涂层。 通过不同的喷涂参数分别制备出层状结构和层柱混合结构的 Yb2Si2O7 面层, 并考察面层结构 对环境障涂层抗热震性能的影响。 结果表明, 所制备的两种面层涂层均具有孔隙率低、 界面结合紧密的特点, 层柱 混合结构的面层中柱状结构为 Yb2Si2O7 气化所形成, 而层状结构为液相沉积所形成。 X 射线衍射分析结果显示, 层状涂层结晶良好, 而层柱混合结构涂层中存在大量的非晶态。 对非晶态进行热处理可得到结晶完全的层柱混合 结构涂层。 热震实验结果表明, 层状涂层经 355 次热震后脱落面积很小, 表现出良好的抗热震性能。 相比之下, 非晶态层柱混合结构涂层经热震 3 次后即出现脱落, 经 155 次热震后脱落面积达到 5%, 抗热震性能较差。 晶态 的层柱混合结构涂层经热震 20 次后出现脱落, 随后脱落速度减缓, 但到第 40 次热震时, 涂层大块脱落加速失效。     

等离子喷涂热障涂层组织结构与抗热震性能关系研究

采用大气等离子喷涂工艺制备了NiCoCrAlY粘结底层,选用两种微米ZrO2和一种纳米ZrO2粉末,分别采用APS1和APS2两种工艺制备面层.对三种涂层的金相组织、显微力学性能及热震性能进行了测试,对比性试验结果表明增加喷涂过程中变形粒子之间的结合强度,是提高热障涂层热震性能的途径之一;采用AOS2方法制备的热障涂层结构致密、孔隙率低、涂层硬度和弹性模量较高,具有较长的热震寿命,抗剥落性更好.     

钛合金基体YSZ复合热障涂层微观结构与热震性能研究

在钛合金表面制备热障涂层,提高钛合金使用温度上限,对于其在航空航天领域的应用尤为重要。本文采用大气等离子喷涂方式,在TA15钛合金表面制备了3种不同结构的热障涂层,研究了涂层热震前后的相结构、微观组织,对比了涂层的热震寿命,分析了其失效机理。研究结果表明,喷涂态涂层为T’相■,热震后涂层未发生相变,GYYSZ/8YSZ复合热障涂层热震寿命比单层8YSZ涂层高2.6倍,比单层GYYSZ高3倍,热膨胀系数不匹配、涂层较低的抗拉强度和钛合金表面氧化物的生成是涂层失效的主要原因。     

粘结底层对氧化钇稳定的氧化锆涂层抗热震性能的影响

采用大气等离子喷涂设备,在316不锈钢基体上喷涂Metco204NS、KF-231和LF441三种8Y2O3/ZrO2粉体,研究不同底层材料对涂层抗热震性能的影响。结果表明：在无粘结底层的情况下,三种粉体的涂层只经受数次热震,即产生剥落或龟裂;采用铝包镍粉打底,三种涂层的抗热震性有明显改善,而采用NiCoCrAlY粘结底层,各涂层的抗热震性能达到最佳结果,但三种粉体的涂层又有不同的表现：METCO204NS最差,LF441涂层即使经受130次热震,依然完好。     

Effect of rare earth doping on thermo-physical properties of lanthanum zirconate ceramic for thermal barrier coatings

The effect of rare earth doping on thermo-physical properties of lanthanum zirconate was investigated. Oxide powders of various compositions La2Zr2O7 were synthesized by coprecipitation-calcination method. High-temperature dilatometer, DSC, and laser thermal diffusivity methods were used to analyze thermal expansion coefficient （TEC）, specific heat, and thermal diffusivity. The results showed that CeO2 doped pyrochlores La2（Zr1.8Ce0.2）2O7 and La1.7（DyNd）0.15（Zr0.8Ce0.2）2O7 had higher TEC than La2Zr2O7 and La1.7Dy0.3Zr2O7. La2（Zr1.8Ce0.2）2O7, La1.7Dy0.3Zr2O7, and La1.7（DyNd）0.15（Zr0.8Ce0.2）2O7 had lower thermal conductivity than undoped La2Zr2O7. The Dy2O3, Nd2O3, and CeO2 codoped composition showed the lowest thermal conductivity and the highest TEC. Thermo-physical results also indicated that TEC of rare earth oxide doped La2Zr2O7 ceramic was slightly higher than that of conventional ZrO2-8Wt.% Y2O3 （8YSZ）, and its thermal conductivity was lower than that of 8YSZ.     

Synthesis kinetics and thermophysical properties of La_2（Zr_（0.7）Ce_（0.3））_2O_7 ceramic for thermal barrier coatings

La2(Zr0.7Ce0.3)2O7 (LZ7C3) ceramic was synthesized by solid state reaction with La2O3, ZrO2 and CeO2 as starting materials. The synthesis kinetics, phase structure, mass loss and microstructure were studied by thermo gravimetric-different thermal analyzer (TG-DTA), X-ray difference (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The thermal conductivity and thermal expansion coefficient were measured by laser-flash method and pushing-rod method, respectively. XRD results showed that LZ7C3 was a mixture of La2Zr2O7 (LZ, pyro- chlore) and La2Ce2O7 (LC, fluorite). The lowest synthesis temperature and time of LZ7C3 were 1400 oC and 5 h. There were no peaks of La2O3 when the powder granularity was about 0.82 μm in the synthesis process. The atom ratio La:Zr:Ce of prepared LZ7C3 powder was very close to 10:7:3 which was the theory value of LZ7C3. The thermal conductivity of LZ7C3 decreased gradually with the temperature increased up to 1200 oC, and was located within 0.79 to 1.02 W/(m·K), which was almost 50% lower than that of LZ, whereas its thermal expansion coefficient was larger and the value was 11.6×10-6 K-1.     

Effects of Additive CeO_(2) on Thermal Shock Resistance of Plasma- Sprayed Cr_(2)O_(3) Coating

The influence of CeO2with different content on the thermal shock resistance of plasmasprayed Cr2O3 coating was investigated. The thermal shock failuremechanism of coating was alsostudied. It is found that the thermal shock failure mechanism ofcoating is thermal stress fatiguedestruction, and the destructiontakes place at interface of ceramicand bond coating. The experimental results show that the lifetime ofcoating fracture and failure increase considerably when 3% CeO2is added into the plas…     

Thermal conductivity of （Sm1-xLax）2Zr2O7 （x=0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1） oxides for advanced thermal barrier coatings

Pyrochlore oxides of general compositions, A2Zr2O7, where A is a 3+ cation (La to Lu), are promising candidate materials for ap-plications as high temperature thermal barrier coatings because of their high melting points, high thermal expansion coefficients, and low thermal conductivities. In this study, oxides of Sm2Zr2O7, (Sm0.75La0.25)2Zr2O7, (Sm0.5 La0.5)2Zr2O7, (Sm0.25La0.75)2Zr2O7 and La2Zr2O7 were prepared by solid reactions at 1600 ℃ for 10 h using Sm2O3, La2O3 and ZrO2 as the reactants. The phase compositions of these ceramic ma-terials were analyzed by X-ray diffractometer (XRD) and fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) methods, respectively. The micro-structure was observed by scanning electronl microscope (SEM). The thermal conductivities of these ceramic materials were measured using laser-flash method. XRD and FT-IR results showed that pure ceramic materials with pyrochlore structure were prepared successfully. SEM results indicated that microstructures of these ceramic materials were dense and grain boundaries were very clean. The La2O3 doped Sm2Zr2O7 pyrochlores (Sm0.75 La0.25)2Zr2O7 and (Sm0.5 La0.5)2Zr2O7 had lower thermal conductivity than the undoped Sm2Zr2O7. The thermal conductivity of (Sm0.25La0.75)2Zr2O7 was found to be lower than that of La2Zr2O7. The results showed that these ceramic materials had the poten-tial to be used as candidate materials for TBCs.     

钇掺杂对Ce0.33Zr0.67O2储氧性能的影响

采用柠檬酸溶胶凝胶法制备了一系列钇掺杂的富锆铈锆复合氧化物Ce0.33YxZr0.67-xO2,并通过XRD,BET,OSC,XPS,in-situ CO-FTIR等测试,系统研究了钇掺杂后铈锆复合氧化物储放氧性能的变化规律及其影响因素。结果表明,钇离子能够进入铈锆晶格形成固溶体,并提高铈锆体系的结构热稳定性。对于新鲜样,钇掺杂可大幅提升Ce0.33Zr0.67O2材料的比表面积,提高单位质量铈锆材料的储氧能力;但老化后,钇掺杂样品的储氧性能随着掺杂量的增加而减小。通过XPS及原位红外吸附性能测试证实,钇在Ce0.33Zr0.67O2材料表面主要取代锆离子,其掺杂会降低样品的表面吸附能力,抑制铈的氧化还原反应,从而导致该体系储氧性能的下降。     

CeO2对不锈钢基SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层性能的影响

采用高温熔烧法于1Cr18Ni9Ti不锈钢基材表面制备掺CeO2的SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层,研究了不同含量CeO2对涂层的抗氧化性、抗热震性和硬度的影响。研究结果表明,含CeO2的不锈钢基SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层能有效阻止不锈钢基体的氧化增重,提高涂层的抗热震性能及硬度。本实验条件下,CeO2含量2.8%时,涂层具有最好的抗氧化性能和抗热震性能。     

Methane Combustion and TPR/TPO Properties of Pd/CexZr1-xO2/Al2O3 Catalysts

Methane Combustion and TPR/TPO Properties of Pd/Ce_xZr_ 1-xO_2/Al_2O_3 Catalysts     

LaMgAl11O19-La2Ce2O7 复合陶瓷的高温相稳定性

La2Ce2O7(LC) 和 LaMgAl11O19(LMA) 是两种新型热障涂层材料。 LC 具有优良的热物理及抗腐蚀性能, 但 其断裂韧性差。 LMA 具有良好的综合性能, 特别是力学性能优良。 基于复合材料设计理念, 为充分利用 LC 和 LMA 的优势, 本文探究了制备 LMA-LC 双相复合陶瓷的可行性。 采用高温固相法合成了 LMA 和 LC 粉末, 重 点研究了 LMA 和 LC 的高温稳定性, 初步研究了 LMA-LC 复合陶瓷块材的力学性能。 结果表明： LMA 和 LC 在 高温下发生了化学反应, 反应程度随温度升高而加剧, 主要反应产物为 LaAlO3, 其在低温下的铁弹性可能是复 合陶瓷在室温下具有良好力学性能的原因。