热障涂层界面氧化的热力学理论分析

摘要

陶瓷热障涂层(thermal barrier coatings,简称TBCs)一般由ZrO<,2>+7wt.％Y<,2>O<,3>陶瓷层、MCrAlY(M代表Ni、Co、Ni and Co)粘结层和超合金基体组成,具有优良的抗高温氧化和抗热腐蚀性能,同时具有非常低的热传导系数,可有效降低被保护基材的服役温度,减轻其热冲击负荷,因而在航天航空、化工、冶金和能源方面(如叶片、喷嘴、轴、阀门等的表面保护)有广泛的应用前景.本文从热力学、扩散、氧化动力学和力学化学活度四个方面对热障涂层的高温氧化机理作了一个较为详细的论述.

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章热障涂层的高温氧化热力学

第一节氧化物的标准生成自由能变化

第二节热障涂层粘结层的△Gθv—T图的绘制

第三节讨论

第四节小结

第二章热障涂层热循环过程中的界面扩散系数

第一节扩散系数的求解

第二节计算方法

第三节计算结果及分析

第四节结论

第三章热障涂层的氧化扩散-动力学模型

第一节扩散方程的建立及解

第二节结果分析与一些特殊例子

第三节小结

第四章应力对热障涂层氧化的影响

第一节合金元素的力学化学活度

第二节热障涂层粘结层各元素的力学化学活度的计算

第三节合金元素的活度变化对热障涂层氧化的影响

第四节小结

第五章总结与展望

第一节总结

第二节展望

参考文献

攻读硕士学位期间已公开发表的论文

致谢