舒焕烜，牟仁德，陆峰，王开军，朱道飞

（1.昆明理工大学 冶金与能源学院，昆明 650093；2.北京航空材料研究院，北京 100095）

Gd2O3-NiO共掺对钇稳定氧化锆材料热物理性能的影响

舒焕烜1，2，牟仁德2，陆峰2，王开军1，朱道飞1

（1.昆明理工大学 冶金与能源学院，昆明 650093；2.北京航空材料研究院，北京 100095）

目的 研究Gd2O3-NiO共掺对钇稳定氧化锆材料热物理性能的影响。方法 采用高温固相反应法制得Gd2O3-NiO共掺YSZ陶瓷材料。分别利用XRD、扫描电镜观察、激光导热仪、傅立叶红外光谱仪对陶瓷材料的晶体结构、微观结构、热扩散系数及红外透过率进行表征，并对其热导率进行分析。结果 Gd2O3-NiO共掺YSZ后，陶瓷材料单斜相含量减少，室温至1300 ℃的热导率相比YSZ降低，在2.5～5 μm波长范围内红外透过率降低。结论 Gd2O3-NiO共掺对YSZ陶瓷材料热导率的影响机理为掺杂Gd2O3和NiO导致YSZ中单斜相(M)、四方相(T)和立方相(C)含量发生变化，同时YSZ晶格发生畸变。对YSZ辐射传热的影响机理为通过在YSZ中掺杂过渡金属元素Ni使陶瓷材料吸收特定波长的光，进而有效地降低在2.5～5 μm短波长的红外透过率，降低其高温下的红外辐射传热。

Gd2O3；NiO；固相合成；红外透过率；热导率；YSZ

随着发动机推力和效率的提升，发动机涡轮前的温度需不断提高，也将导致通过光子传热(辐射)的比例增加。目前，已经得到实际应用的热障涂层陶瓷层材料是质量分数为6%～8%的Y2O3部分稳定的氧化锆(YSZ)[1—5]，然而 6%～8%YSZ在1250 ℃时90%的入射辐射波长位于0.3～2.8 μm范围内，YSZ通常对波长在0.3～5 μm内的90%热辐射几乎不起阻挡作用[6]。因此对于将来高动力、高效率的航空发动机来说，寻求具有耐高温、高隔热、低辐射传热、综合性能更好的新型陶瓷材料是先进航空发动机迅速发展的迫切要求，也是目前热障涂层领域的研究热点[3—9]。……