曾圣聪，金 灿，高培虎，李晓航，杨 忠

(1.西安工业大学 材料与化工学院，西安 710021；2.陆军驻西安地区某部，西安 710032)

热障涂层广泛应用于先进燃气轮机和航空发动机的热端部件，以提高发动机的效率和稳定性[1-3]。氧化锆因其低热导率而常被用作热障涂层材料。而氧化锆在高于950 ℃的温度下会发生相变，导致内应力增加，体积膨胀。从高的使用温度冷却到室温后，氧化锆涂层会形成较高的拉应力，经过多次高温冷却循环后，积累的内部拉应力将超过氧化锆的强度，最终涂层形成裂纹导致失效。因此通过在氧化锆中掺杂稳定剂的方式，如Y2O3、MgO、CeO2和CaO可以防止氧化锆在高温下发生相变[4-5]。Y2O3是目前应用最广泛的稳定剂，常使用质量分数为6%～12%的Y2O3作为稳定剂[6-9]，特别是添加8 mol的Y2O3所制备的YSZ(8YSZ)具有稳定的立方结构。同时，8YSZ在1 000 ℃时的热导率为2.3 W·m-1·k-1[10-13]。而常用热障涂层制备方法有电子束物理气相沉积(EB-PVD)和等离子喷涂(APS)。等离子喷涂制备的8YSZ热障涂层，拥有比块体8YSZ低得多的热导率，可起到很好的隔热效果，主要是因为等离子喷涂涂层具有典型的层状结构特征，在沉积的粉末之间有许多未结合区，有利于热障涂层获得更低的热导率、更好的隔热效果[14-15]。因此，为了进一步降低热障涂层的热导率，可以通过额外添加造孔剂进一步提高孔隙含量，如聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)等可在热障涂层中引入微米和几十微米的较大尺寸封闭孔隙[16]。文献[17]使用具有纳米核壳结构的YSZ中空球形粉末，通过大气等离子喷涂制备了具有纳米和微米尺度的热障涂层。……