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热障涂层高温服役机理及高性能新结构设计

热障涂层,基体约束,高温服役行为,高性能新结构设计

纵向隔热功能和横向应变容限，是热障涂层（TBCs）长寿命隔热使役功能所要求的两个重要性能指标，是涂层从材料选择、结构设计到制备工艺优化所面向的基本目标。然而，目前的研究多局限于自由涂层受高温影响而发生的结构变化，从而忽略了应力的影响。本研究以典型氧化钇稳定氧化锆（YSZ）为代表性涂层材料，首先研究了烧结和热失配应力两个单因素对涂层结构变化的影响规律，进一步揭示了涂层在烧结和热失配应力协同作用下的结构变化机制，阐明了TBCs的高温服役机理。最后，基于涂层的结构变化规律，发展了抗烧结高隔热热障涂层新结构的设计与制备方法。本研究为新一代高性能热障涂层的发展奠定了理论基础。