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镁基铝酸镧热障涂层材料的制备及热物理性能研究

作　者: 李培忠
导　师: 安胜利；宋希文
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 热障涂层 固相合成 镁基铝酸镧 热物理性能
分类号: O611.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文的目的在于制备镁基六铝酸镧( LaMgAl11O19 )和稀土掺杂的La0.8Ln0.2MgAl11O19(Ln=Pr,Nd,Sm,Gd,Tb)复合材料并研究其热物理性能,探索La1-x LnxMgAl11O19作为在高温环境下使用的新型热障涂层的可能。采用固相高温烧结法制备了LaMgAl11O19及La0.8Ln0.2MgAl11O19热障涂层材料。利用综合热分析仪研究了固相反应过程。DSC结果表明,LaMgAl11O19和La0.8Ln0.2MgAl11O19相生成温度在1433℃～1483℃之间。分别利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了材料的的物相组成和显微结构。预烧后添加1%MgO再进行烧结可以得到以六方结构为主的纯相镁基铝酸镧,稀土元素Ln可溶于LaMgAl11O19中形成了固溶体;烧结体断面呈无序堆积的板状晶粒。分别利用差示扫描量热法、差示热膨胀法和激光脉冲法测量了材料的热容、热膨胀系数和热扩散系数,并计算了材料的热导率。材料的热容、热膨胀系数随温度的升高而升高,热扩散系数和热导率随温度的升高而降低,热导率值明显低于目前普遍使用的6~8%molYSZ。稀土元素Gd比Pr,Nd,Sm,Tb掺杂制备的La0.8Ln0.2MgAl11O19涂层材料热导率低。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
1 文献综述  10-36
  1.1 课题研究的背景  10-12
    1.1.1 高温涂层的发展历程  10-11
    1.1.2 热障涂层的应用和发展趋势  11-12
  1.2 热障涂层理论概述  12-22
    1.2.1 热障涂层的工作原理  12-13
    1.2.2 热障涂层的结构设计  13-17
    1.2.3 影响涂层性能的因素  17
    1.2.4 热障涂层的失效机理  17-20
    1.2.5 涂层的热学性能  20-22
  1.3 热障涂层的制备材料  22-31
    1.3.1 陶瓷层材料  22-30
    1.3.2 黏结层材料  30-31
  1.4 热障涂层的制备方法  31-34
    1.4.1 等离子喷涂  31-33
    1.4.2 电子束物理气相沉积  33-34
    1.4.3 激光重熔  34
    1.4.4 化学气相沉积  34
  1.5 锆基热障涂层存在问题  34
  1.6 课题研究的意义和内容  34-36
    1.6.1 研究意义  34-35
    1.6.2 研究内容  35-36
2 LAMGAL_(11)O_(19)涂层材料制备及性能表征  36-40
  2.1 实验原料  36
  2.2 试验设备  36
  2.3 制备工艺  36-37
  2.4 涂层材料的表征  37-40
    2.4.1 体积密度的测定  37-38
    2.4.2 热容的测试  38
    2.4.3 热扩散系数的测试  38
    2.4.4 热膨胀系数的测试  38-39
    2.4.5 XRD 测试  39
    2.4.6 SEM 测试  39-40
3 LAMGAL_(11)O_(19)涂层材料的结果与分析  40-50
  3.1 烧结温度的确定  40-41
  3.2 密度的测试  41
  3.3 XRD 的测试与分析  41-43
  3.4 SEM 的测试与分析  43
  3.5 热物理性能的测试与分析  43-47
  3.6 本章小结  47-50
4 LA_(0.8)LN_(0.2)MGAL_(11)O_(19)涂层材料的制备与性能  50-61
  4.1 LA_(0.8)LN_(0.8)MGAL_(11)O_(19)涂层材料烧结温度的确定  50-52
  4.2 LA_(0.8)LN_(0.8)MGAL_(11)O_(19)涂层材料性能表征.  52-60
    4.2.1 体积密度的测试与分析  52-53
    4.2.2 XRD 的测试与分析  53-54
    4.2.3 SEM 的测试与分析.  54-56
    4.2.4 热物理性能的测试与分析  56-60
  4.3 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-68
在学研究成果  68-69
致谢  69

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 化学元素与无机化合物 > 性质
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