锆酸盐陶瓷粉的制备和性能研究(3)
到了20世纪70年代的时候，出现了一种新型的铝化物涂层，例如Al-Cr、Al-Ti、Al-Si、Pt-Al，其中使用寿命最为长久的是Pt-Al涂层，由于这种涂层的使用寿命很长久，使得他成为了当时的研究热点。
在20世纪80年代的时候，涂层得到了更进一步的发展，出现了可以调整涂层的成分，这种涂层能在高温下起到高温抗氧化作用。MCrAlY等离子喷涂涂层（M代表Fe、Co、Al或二者的结合）作为TBC系统的粘结层而被普遍应用。这种涂层克服了以往研究的涂层有的一个很大的弱点-铝化物与基体之间相互制约，而在抗高温氧化方面更是有着明显的提高。
第四代涂层是在20世纪80年代到90年代之间被普遍研究使用的陶瓷热障涂层材料，研究的最多的是6%-8%Y2O3部分稳定的ZrO2涂层，这种陶瓷热障涂层具有这更位显著的隔热效果和抗氧化的作用，相比于之前三代涂层，陶瓷热障涂层有着更显著的优势。
涂层的研究经过几代的研究发展后，有了长足的发展和进步，现如今，陶瓷热障涂层的研究成为了许多研究热障涂层的研究者的主要研究方向，他们致力于研究出性能更好，抗高温氧化性更强的陶瓷热障涂层
1.2 陶瓷涂层的工作原理和结构
1.2.1陶瓷涂层的工作原理
陶瓷热障涂层，是一种陶瓷保护层，一般采用喷涂工艺将陶瓷粉末沉积在合金部件表面，将部件与高温燃气隔离。由于陶瓷材料具有隔热作用，避免了燃气和金属基体合金之间直接接触，降低金属基底的表面温度，从而起到保护高温部件、提高燃气燃烧热能利用率。陶瓷热障涂层的作用主要有两个：一是使合金部件的温度降低，二是防止合金在高温状态下发生氧化和腐蚀。 陶瓷热障涂层的工作原理是： 首先在金属基底上喷涂一层金属粘结层，然后再在金属粘结层上喷涂一层或多层化学稳定性陶瓷涂层。由于陶瓷材料具有隔热作用，避免了燃气和金属基体合金之间直接接触，降低金属基底的表面温度，从而起到保护高温部件、提高燃气燃烧热能利用率，从而让高温合金部件的使用温度提高，燃气轮机的工作效率进一步提高。
1.2.2 陶瓷涂层的结构
陶瓷热障涂层主要包括三种结构形式，分别为：双层结构系统、多层结构系统、梯度结构系统。这3种结构体系各有自己的特点，适用于不同的环境要求，可以采用不同的结构系统。这三种热障涂层的结构图如下：
图1 .1 热障涂层的主要结构体系[4]
如图1.1所示，（a）是典型的双层结构陶瓷涂层；（b）是多层结构热障涂层；（c）是EB-PVD梯度结构陶瓷热障涂层。一般最常用的陶瓷热障涂层系统为双层结构系统，如图1（a）所示，表层为以ZrO2为主的陶瓷层，起到隔热的作用，陶瓷层与基体之间为MCrAlY粘结层（M为过度金属Ni,Co或Ni与Co的结合），起改善基体与陶瓷涂层物理相容性和抗氧化腐蚀的作用。双层结构体系制备工艺相对简单，耐热能力强。
在陶瓷热障涂层的制备工艺过程中， 最重要的方面是解决金属基底材料与金属黏结层材料之间和陶瓷面涂层材料与金属黏结层材料之间的热膨胀系数不匹配的问题 [5] 。由于在双层结构中，金属粘结层与陶瓷层的热膨胀系数相差较大，为了解决这个问题，研究者设计出了多层结构和梯度结构的热障涂层。这两种结构虽然在理论上能够很好地解决双层结构的缺点，但是在实际的操作中却发现有很多问题，如制备工艺比较复杂，特别对于梯度结构来说，涂层中材料的化学成分在合成的过程中很难保证不发生变化， 使得工艺的重复性较差。 这些缺点也是限制这两种结构涂层应用于实际的重要原因。
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