氧化钇稳定氧化锆
氧化钇稳定二氧化锆的制备及表征
助剂的添加方法 有好 多种 ， 沉淀 法 【 、８ｌ 共 ８ ０— ］ ｇｌ ｅ法 Ｊ水 热法 ¨ 。共沉 淀 一凝胶 法 、 一 溶液 、 。、 醇 水
体材料 ， 易于产生 氧空穴 ， 可作 为催化 剂 、 催化 剂载 体及助剂¨ 被广泛用 于能 源、 环境 、 材料等领域 。
稳 定剂 的加 入 ， 可使室 温不稳定 的氧 化锆相转 变为稳 态或 亚稳 态 ， 使其 具 有更 优 异 的耐 热、 耐腐 蚀、 陶瓷增 韧等特点 ， 已成 为材 料领 域研 究 的又一 热点。通 常 目前研究 较多 的添加 剂 主要有两类 ： 以 Ｙ ０ 为代表的稀土金属氧 化物 和 以 Ｃ Ｏ为代 表 的 ：３ ａ
性 。０ ４０℃ 煅烧 样 品的 比表 面 积高 达 １０ ２ 。ｇ ２ ．５ｍ ／ 。 、 －
关 键词 ： 钇 ； 氧化 锆 ； 定化 氧化 二 稳 中圈分 类号 ：Ｂ ８ ；Ｑ ２ ．９ Ｔ ３３ Ｔ ４４ ２ 文献 标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０８－ ２ ｘ（ｏ １ ０ １０ ｏ １ ２ ｌ ）４—０２ ０ ０ ３— ４
第 ４期
牟 晓磊 ， ： 化钇 稳定 二 氧化锆 的 制备 及 表征 等 氧
・ ３・ ２
氧化 钇 稳 定 二 氧 化锆 的 制备 及 表 征
牟 晓磊 ， 丽杰 ， 志 ， 国新 胡 陈 孙
（ 济南大学 化学化工学院 ， 山东 济南 ２ ０ ２ ） ５ ０ ２
摘要： 以氯氧 化锆 为前躯 体 ， 素 为沉 淀剂 ， 用溶 胶 一凝 胶 法结 合 超临 界 Ｃ ２干燥 进行 了氧化 钇 稳 定 二氧 化锫 的 制备 。 并通 过 尿 采 Ｏ Ｘ Ｄ、Ｇ—Ｄ Ａ、 Ｅ Ｆ Ｒ Ｔ Ｔ Ｂ Ｔ、Ｔ—Ｉ Ｒ等方 式 对所 制 备 的样 品进 行 表 征 。结 果 显 示 ， 过 不 同 温 度煅 烧 的样 品都 呈 现 出 四方 相 氧 化 锆 特 经
钇稳定氧化锆有啥奥秘？
钇稳定氧化锆有啥奥秘？氧化锆作为性能优异的结构材料和功能材料，具有⾼硬度、⾼强度、极⾼的耐磨性、良好的化学稳定性、热稳定性及优异的⽣物相容性等优点，同时，还具有带隙宽、介电常数⾼、折射率⾼等性能，使其⼴泛地应⽤于功能陶瓷材料、电⼦陶瓷材料、耐⽕材料及⽛齿修复材料等领域。
但是，所有的陶瓷材料都有⼀个致命缺陷，就是韧性不⾜，需要加⼊稳定剂或其它⽅法来改善稳定氧化锆是最常⽤的⽅法之⼀。
其韧性，⽽加⼊稳定剂形成稳定氧化锆钇稳定氧化锆的性能是如何提升的纯ZrO2从⾼温冷却到室温的过程中将发⽣如下相变：⽴⽅相(c)→四⽅相(t)→单斜相(m)，其中在1150℃左右会发⽣t到m相变，并伴随约5%的体积膨胀。
如果将ZrO2的t→m相变点稳定到室温，使其在承载时由应⼒诱发产⽣t→m相变，由于相变产⽣的体积效应⽽吸收⼤量的断裂能，从⽽使材料表现出异常⾼的断裂韧度，产⽣相变增韧，获得⾼韧性、⾼耐磨性。
要实现相变增韧，必须添加⼀定的稳定剂并适当控制烧结⼯艺，将⾼温稳定相—四⽅相亚稳⾄室温，获得室温下可相变的四⽅相，这就是稳定剂对氧化锆的稳定作⽤。
稳定⾄室温稳⾄室温，获得室温下可相变的四⽅相，这就是稳定剂对氧化锆的稳定作⽤的四⽅相是应⼒诱导相变的前提条件，所以该过程是氧化锆陶瓷获得优良性能的关键，这也⼀直是氧化锆结构陶瓷材料研究的重要内容。
稳定剂中稳定效果最好同时也是最常⽤的是Y2O3。
钇稳定氧化锆的制备⽅法1共沉淀法含有多种阳离⼦的溶液中加⼊沉淀剂后，所有离⼦同时沉淀的⽅法称为共沉淀法。
⼀般在可溶性锆盐和钇盐的混合⽔溶液中，加⼊氨⽔、苛性钠、(NH4)2CO3或尿素等碱性物质，从⽽⽣成锆和钇的氢氧化物沉淀，然后对沉淀物经洗涤、⼲燥、热处理、粉碎即得超细粉末，该法不仅⼯艺简单，对设备要求不⾼，成本低，重复性好，⽽且可制得各种晶型的氧化物粉体，最⼩粒径可达数⼗纳⽶，化学均匀性良好，易烧结，纯度⾼，既适合于实验室规模也可以扩⼤⾄⼯业规模⽣产。
纳米氧化锆 氧化钇
纳米氧化锆氧化钇英文回答：Yttria-Stabilized Zirconia (YSZ)。
Yttria-stabilized zirconia, often abbreviated as YSZ, is a ceramic material that is used in a variety of applications, including as a thermal barrier coating, a solid oxide fuel cell electrolyte, and an oxygen sensor. YSZ is composed of zirconium oxide (ZrO2) that isstabilized with yttrium oxide (Y2O3). The addition of yttrium oxide prevents the ZrO2 from undergoing a phase transformation from a tetragonal to a monoclinic structure, which would cause the material to become brittle and less stable.The properties of YSZ can be tailored by varying the amount of yttrium oxide that is added. For example, YSZthat contains 8 mole percent of yttrium oxide (8YSZ) has a high thermal conductivity and is used as a thermal barriercoating. YSZ that contains 3 mole percent of yttrium oxide (3YSZ) has a high ionic conductivity and is used as an electrolyte in solid oxide fuel cells.YSZ is a versatile material that has a wide range of applications. It is a stable, durable, and chemically inert material that can be used in a variety of high-temperature and corrosive environments.中文回答：氧化钇稳定氧化锆 (YSZ)。
氧化锆陶瓷 钇稳定氧化锆
氧化锆陶瓷钇稳定氧化锆钇稳定氧化锆（Yttria-Stabilized Zirconia，YSZ）是一种重要的氧化锆陶瓷材料。
它由氧化锆（ZrO2）和钇氧化物（Y2O3）按一定比例混合制备而成。
氧化锆陶瓷具有很高的熔点、硬度和化学稳定性，而钇稳定氧化锆则在这些性质的基础上还具有更好的稳定性和导电性能。
钇稳定氧化锆的稳定性来源于钇氧化物的引入。
钇氧化物在氧化锆晶格中形成固溶体，使晶格结构更稳定。
这种稳定性使得钇稳定氧化锆具有较高的抗热震性能和热循环稳定性，能够在高温下长时间使用而不发生晶格破坏。
此外，钇稳定氧化锆还具有优异的化学稳定性，能够耐受强酸、强碱等腐蚀介质的侵蚀。
钇稳定氧化锆的导电性能使其在固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）等高温电化学器件中得到广泛应用。
由于其晶格中的钇离子部分取代了氧化锆晶格的氧离子，导致氧离子缺陷的形成。
这种氧离子缺陷会导致氧离子在晶体中的迁移，从而产生离子导电性。
钇稳定氧化锆的高离子导电性使得其成为固体氧化物燃料电池中的电解质材料，能够在高温下将化学能转化为电能。
除了在高温电化学器件中的应用外，钇稳定氧化锆还广泛用于热障涂层、传感器、陶瓷刀具等领域。
其高熔点和热稳定性使其成为热障涂层材料的理想选择，能够在高温环境下提供有效的隔热保护。
在传感器中，钇稳定氧化锆的导电性能能够被用来检测气体成分、温度等参数变化。
此外，钇稳定氧化锆的高硬度和耐磨性使其成为陶瓷刀具的重要原料，能够在切割、磨削等应用中提供优异的切割效果和耐用性。
钇稳定氧化锆的制备方法有多种，常见的包括固相烧结法、溶胶-凝胶法、等离子体喷涂法等。
其中，固相烧结法是最常用的制备方法之一。
这种方法首先将氧化锆和钇氧化物粉体按一定比例混合，然后通过高温烧结使粉体颗粒结合成致密块体。
溶胶-凝胶法则是通过溶胶-凝胶反应制备钇稳定氧化锆。
这种方法可以得到纯度较高、孔隙度较低的材料。
等离子体喷涂法则是将粉体材料通过等离子体喷涂技术喷涂到基底上，形成涂层。
氧化钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷在牙科领域的研究现状
氧化钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷在牙科领域的研究现状/高燕等・51・氧化钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷在牙科领域的研究现状高燕1,2，张富强1,2(1上海交通大学医学院附属第九人民医院，上海200011；2上海市口腔医学研究所，上海200011)摘要与传统牙科陶瓷材料相比，以氧化钇(Y2O3)为稳定剂的四方氧化锆(t- ZrO2)多晶陶瓷(Y-TZP)由于存在介稳的四方氧化锆向单斜氧化锆(m- ZrO2 )的应力诱导相变增韧作用，具有较高的韧性，而受到了普遍关注。
主要从材料性能、加工性、美学性能等方面对Y-TZP在牙科领域的研究现状作一综述。
关键词氧化锆 Y-TZP 挠曲强度 CAD-CAMApplication Status and Development Tendency of Yttria-stabilized Tetragonal Zirconia Polycrystals(Y-TZP)GAOYan, ZHANG Fuqiang(1 Department of Prosthetic Dentistry, Shanghai 9th People’Hospital, Shanghai 200011；2.Shanghai JiaotongUniversity and Shanghai Institute of Stomotology, Shanghai 200011)Abstract Compared with traditional dental ceramic, Y-TZP is becoming more and more popular between dentists and patients, due to its stress induced t–m ZrO2 transformation. This paper introduces the mechanical property,machinable and aesthetic property of Y-TZP.Key words zirconia,Y-TZP,flexture strength,CAD-CAMt0 前言与传统的金瓷修复体比较，全瓷冠桥修复体因其在美学和生物相容性方面性能的改善而受到普遍的关注[1~3]。
氧化钇稳定氧化锆原理
氧化钇稳定氧化锆原理
氧化钇稳定氧化锆（YSZ）是一种重要的功能陶瓷材料，具有优
异的热力学、电学和机械性能，因此在固体氧化物燃料电池、电解质、热障涂层、传感器等领域有着广泛的应用。
在这篇文档中，我
们将着重介绍氧化钇稳定氧化锆的原理及其相关特性。
首先，氧化钇稳定氧化锆的稳定性主要来自于其晶体结构。
氧
化锆晶体结构具有高度的阶段稳定性，而氧化钇的掺杂能够有效地
抑制氧化锆的相变，使其在高温下仍能保持稳定的立方相结构。
这
种稳定性使得氧化钇稳定氧化锆具有优异的离子传导性能和化学稳
定性，从而使其成为固体氧化物燃料电池和电解质材料的理想选择。
其次，氧化钇稳定氧化锆的离子传导性能是其重要特性之一。
由于氧化钇的掺杂可以引入氧空位，提高氧离子在晶格中的迁移率，使得氧化钇稳定氧化锆具有较高的氧离子传导性能。
这种离子传导
性能对于固体氧化物燃料电池和电解质材料至关重要，能够有效地
提高其电化学性能和稳定性。
此外，氧化钇稳定氧化锆还具有优异的机械性能和热膨胀性能。
由于氧化钇的掺杂能够有效地调控晶格参数，降低晶体的热膨胀系
数，使得氧化钇稳定氧化锆在高温下具有良好的热稳定性和热震稳定性。
这种特性使得氧化钇稳定氧化锆广泛应用于热障涂层和高温结构材料中。
总的来说，氧化钇稳定氧化锆作为一种重要的功能陶瓷材料，具有优异的热力学、电学和机械性能，其稳定性、离子传导性能和热膨胀性能使其在固体氧化物燃料电池、电解质、热障涂层、传感器等领域有着广泛的应用前景。
希望通过本文的介绍，能够更好地了解氧化钇稳定氧化锆的原理及其相关特性，为其在材料科学和工程领域的进一步研究和应用提供参考。
氧化钇稳定氧化锆的晶体结构
氧化钇稳定氧化锆的晶体结构
氧化钇稳定氧化锆（YSZ）是一种重要的功能陶瓷材料，具有优异的热稳定性
和化学惰性。
其晶体结构对其性能具有明显的影响。
氧化锆具有非常高的熔点，良好的抗热震性和化学稳定性，但在高温下容易发
生相变，导致晶体结构的不稳定性。
然而，通过向氧化锆中掺杂少量的氧化钇，可以显著提高氧化锆的晶体结构稳定性。
氧化钇掺杂的氧化锆晶体结构主要由四面体氧化锆和八面体氧化钇组成。
通过
氧化钇的掺杂，氧化锆的晶格结构得到了调整，使得晶体结构更加稳定。
这种晶体结构稳定性的改善使得氧化钇稳定氧化锆在高温氧化还原环境下具有出色的性能，如较低的热膨胀系数、较高的热导率和良好的机械强度。
氧化钇稳定氧化锆的晶体结构也对其离子传导性能产生影响。
晶格结构的稳定
性使得氧化钇稳定氧化锆成为一种优良的离子导体材料，主要用于固体氧化物燃料电池和液相氧化物膜层制备等领域。
其高离子导电性能使得氧化锆在高温下能快速传输氧离子，为高温电化学设备的稳定运行提供了关键支持。
综上所述，氧化钇稳定氧化锆的晶体结构具有重要的意义。
通过氧化钇的掺杂，能够调整晶体结构，改善晶体的热稳定性和化学稳定性。
这种结构稳定性的改善使得氧化钇稳定氧化锆在高温环境下表现出优异的性能，特别适用于高温电化学设备和离子传导材料等领域。
氧化钇稳定氧化锆原理
氧化钇稳定氧化锆原理氧化钇稳定氧化锆（YSZ）是一种重要的功能陶瓷材料，具有优异的化学稳定性、热稳定性和机械性能，被广泛应用于固体氧化物燃料电池、气体传感器、电解质膜等领域。
其稳定性主要依赖于氧化钇（Y2O3）的添加，下面我们将深入探讨氧化钇稳定氧化锆的原理。
首先，氧化钇的添加可以稳定氧化锆的晶体结构。
纯氧化锆在高温下会发生相变，从立方相转变为四方相，导致晶格体积的变化，从而引起材料的蠕变和热膨胀系数的变化。
而氧化钇的加入可以抑制这种相变，使晶体结构保持稳定，从而提高了材料的热稳定性和机械性能。
其次，氧化钇的添加可以提高氧离子传导性能。
氧化锆本身是一种良好的氧离子导体，而氧化钇的加入可以进一步提高材料的氧离子传导性能，降低氧离子的迁移能垒，促进氧离子在晶格中的传输，从而提高固体氧化物燃料电池的性能。
此外，氧化钇的添加还可以提高氧化锆的化学稳定性。
在高温和极端环境下，氧化锆很容易与一些金属元素发生反应，导致材料的老化和性能下降。
而氧化钇的加入可以形成稳定的固溶体结构，阻碍金属元素的扩散，减少材料与外界环境的反应，提高了材料的化学稳定性。
综上所述，氧化钇稳定氧化锆的原理主要包括稳定晶体结构、提高氧离子传导性能和提高化学稳定性。
通过合理控制氧化钇的添加量和制备工艺，可以有效改善氧化锆的性能，拓展其在能源、传感器等领域的应用。
总的来说，氧化钇稳定氧化锆的原理是一个复杂而又精妙的过程，需要深入的材料学和化学知识来加以理解和掌握。
随着科学技术的不断发展，相信氧化钇稳定氧化锆这一领域将会有更多的突破和创新，为人类社会的发展做出更大的贡献。
氧化钇稳定氧化锆配方
氧化钇稳定氧化锆配方氧化钇稳定氧化锆配方是一种常用的材料配方，在材料科学和工程领域具有广泛的应用。
本文将介绍氧化钇稳定氧化锆配方的相关知识和应用，以及其在材料工程中的重要性和前景。
一、氧化钇稳定氧化锆配方的基本概念氧化钇稳定氧化锆是一种由氧化锆和氧化钇组成的复合材料。
氧化钇的添加可以显著提高氧化锆的稳定性和性能，使其在高温、高压和强酸碱环境中具有出色的耐磨、耐腐蚀和耐高温性能。
二、氧化钇稳定氧化锆配方的制备方法氧化钇稳定氧化锆配方的制备一般包括原料配比、混合、球磨、成型和烧结等工艺步骤。
首先需要根据所需的性能要求确定氧化锆和氧化钇的配比，然后将两种粉末混合均匀，并通过球磨等方法使其颗粒细化。
接下来，将混合粉末进行成型，常见的成型方法包括压制、注塑和挤出等。
最后，成型体经过烧结处理，形成致密的氧化钇稳定氧化锆材料。
三、氧化钇稳定氧化锆配方的应用领域氧化钇稳定氧化锆具有优异的性能，广泛应用于高温结构材料、陶瓷刀具、电子陶瓷、固体氧化物燃料电池等领域。
在高温结构材料方面，氧化钇稳定氧化锆可以用于制备耐火材料、热障涂层和热电材料等。
在陶瓷刀具方面，氧化钇稳定氧化锆的高硬度和耐磨性使其成为制备高性能刀具的理想材料。
在电子陶瓷方面，氧化钇稳定氧化锆可以用于制备高介电常数和低介质损耗的陶瓷电容器和压电陶瓷。
在固体氧化物燃料电池方面，氧化钇稳定氧化锆常用作电解质材料，具有良好的氧离子导电性能和化学稳定性。
四、氧化钇稳定氧化锆配方的研究进展和前景展望对氧化钇稳定氧化锆配方的研究主要集中在提高其性能、降低制备成本和开发新的应用领域等方面。
有学者通过改变配方、改进制备工艺和引入新的添加剂等方法，提高了氧化钇稳定氧化锆的力学性能、热性能和电学性能。
此外，还有研究表明，通过改变氧化锆和氧化钇的配比、调控晶体结构和界面性能等，可以进一步优化氧化钇稳定氧化锆的性能。
未来，随着科学技术的不断进步和需求的不断增加，氧化钇稳定氧化锆配方有望在更多领域得到应用，为材料工程的发展做出更大的贡献。
氧化钇稳定氧化锆粉末-概述说明以及解释
氧化钇稳定氧化锆粉末-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述氧化钇稳定氧化锆粉末是一种具有重要应用潜力的材料，其在陶瓷工业、材料科学和工程领域具有广泛的用途。
它是由氧化锆和氧化钇两种粉末混合后经过一系列加工和处理步骤而制备而成的复合材料。
随着科学技术的不断进步和工业需求的增加，氧化钇稳定氧化锆粉末的研究和应用也得到了越来越多的关注。
其主要优点包括高温稳定性、化学惰性以及良好的机械性能。
这使得它在高温工艺中能够承受极端条件下的使用，同时还能够保持其材料属性的稳定性。
本文将围绕氧化钇稳定氧化锆粉末的制备方法和应用前景展开论述。
首先，将介绍氧化钇和氧化锆两种原材料的作用和特性。
然后，详细阐述氧化钇稳定氧化锆粉末的制备方法，包括机械混合法、共沉淀法和溶胶-凝胶法等。
最后，我们将评估氧化钇稳定氧化锆粉末的应用前景，并探讨其制备方法的优势。
同时，对未来研究的发展方向进行展望，以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
通过深入探讨氧化钇稳定氧化锆粉末的特性和制备方法，本文旨在推动该领域的研究和应用的进一步发展，为陶瓷工业和材料科学领域的相关应用提供理论和实践上的指导。
1.2 文章结构本文主要围绕氧化钇稳定氧化锆粉末展开讨论，共分为以下部分：第一部分是引言，包括概述、文章结构和目的。
在概述中，介绍了氧化钇稳定氧化锆粉末的重要性和应用领域。
文章结构部分将列举出本文的各个章节及其内容，以方便读者对全文有一个概括性的了解。
在目的部分，说明了本文的研究目标和意义。
第二部分是正文，分为三个小节。
首先是氧化钇的作用，探讨了氧化钇在氧化锆粉末中的作用机制、影响因素等。
其次是氧化锆粉末的特性，介绍了氧化锆粉末的物理化学性质、结构特点等。
最后是氧化钇稳定氧化锆粉末的制备方法，列举了几种常见的制备方法，并进行了比较和分析，以探讨最优的制备方案。
第三部分是结论，主要包括氧化钇稳定氧化锆粉末的应用前景、制备的优势以及未来研究的展望。
在应用前景部分，探讨了该粉末在材料科学、能源领域等方面的应用前景和潜力。
氧化钇 掺杂氧化锆 基电解质材料
波数
4、多元zro2基固体电解质的研究进展
在8Y- ZrO2 基固体电解质中再添加一种金属氧化物, 就会形成三元ZrO2 基固体 电解质。
（1）在YSZ中添加Al2O3, 会影响到YSZ 材料的烧结性能、电性能、力学性能和 微观结构。
Al2O3 掺杂对YSZ 的影响与未掺杂YSZ 相比, 烧结速率将会提高, 烧结温度有所 降低。研究表明, 掺杂Al2O3 的YSZ 的相对密度要达到95%的烧结温度为1 275 ℃, 而没有掺杂Al2O3 的YSZ 要达到同等密度, 烧结温度需要达到1 350 ℃。 这是因为仅掺入1w% Al2O3 形成的晶界相便抑制了颗粒的长大。同时Al2O3 的 掺入除去了8YSZ 晶界区内的Si 杂质, 从而提高了材料的电导率。在溶度极限内添 加Al2O3, 清除了颗粒之间界面中的杂质可提高颗粒与颗粒间的接触面积, 使颗粒 界面电阻率明显降低。
阳离子沉淀;或者在一定温度下使溶液发生水解反应，生成不溶性氢氧化物或纳
米粒子的前驱体沉淀物。 再将沉淀物经过滤、洗涤、干燥处理从而得到所需纳米粉体。 优点：工艺简单 、 便于操作 缺点：生成的沉淀物为胶状，难于过滤洗涤处理 多种离子进行沉淀时，由于沉淀剂选取不合适，极易引入杂质
3.YSZ电简介
钇稳定氧化锆是一种非常重要的固体电解质材料， 通过不同制备方法得到的粉体性能略有差异，选择合适的制备方法制 备性能优异的氧化锆粉体对于其在化工、电子、冶金等方面的广泛应 用具有重要意义。 制备方法主要有
气相法、
固相法（机械法、烧结法或粉末混合法）、 液相法（湿化学法）： 水热法（溶剂热法或热液法）、 溶胶一凝胶法 沉淀法
1 二氧化锆的结构及掺杂氧化物导电的机理（简述）
氧化钇稳定氧化锆涂层的研究现状
第47卷第13期2019年7月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.47No.13Jul.2019氧化钇稳定氧化锆涂层的研究现状彭春玉(国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心,广东 广州 511356)摘 要:由于氧化钇稳定氧化锆(YSZ)陶瓷材料在作为热障涂层的使用过程中存在因抗烧结性能差㊁应力裂纹㊁涂层脱落等导致涂层失效的问题,本文主要从热障涂层的制备工艺,抗烧结性能㊁控制TGO 的生长㊁抗CMAS 腐蚀及YSZ 面层应变容限等方面的改善方法进行论述,通过提高涂层纯度㊁改变粘接层及涂层成分㊁涂层结构及制备柱状结构YSZ 陶瓷面层释放热失配应力等可有效改善涂层在使用过程中的失效问题㊂关键词:氧化钇稳定氧化锆;热障涂层;等离子喷涂;电子束物理气相沉积;失效机理 中图分类号:O343.6 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2019)13-0044-03作者简介:彭春玉(1980-),女,助理研究员,主要从事表面镀覆领域的发明专利实质审查工作㊂Research Progress on Failure Mechanism of Thermal Barrier CoatingPENG Chun -yu(Patent Examination Cooperation Guangdong Center of the Patent Office,CNIPA,Guangdong Guangzhou 511356,China)Abstract :Due to poor sintering resistance,stress crack,coating shedding and other problems that lead to coating failure in the application of Yttria -stabilized zirconia (YSZ )ceramic materials as thermal barrier coatings,the improvement method of thermal barrier coatings was mainly discussed in terms of sintering resistance,TGO growth control,CMAS corrosion resistance and YSZ surface layer tolerance,which can effectively improve coating failure in application by improving coating purity,changing adhesive layer and coating composition,coating structure and preparing columnar YSZ ceramic surface to release thermal mismatch stress.Key words :Yttria-stabilized zirconia;thermal barrier coating;plasma spray;EB-PVD;failure mechanism热障涂层(thermal barrier coatings,简称TBCs)可以降低金属基底的温度,提高油料的燃烧温度和燃烧效率,而且还可以防止金属基底的高温腐蚀,应用于金属表面,如涡轮叶片和航空发动机㊂TBCs 的功能是为流经前述叶片的热铸件提供隔热㊂氧化钇稳定氧化锆(YSZ)陶瓷材料由于具有高热膨胀系数㊁低热导率及良好的抗氧化性和稳定性等优异性能,已经被广泛应用于制备热障涂层,热障涂层对于进一步提高合金材料的使用温度发挥着重要的作用,可以提高使用温度70~150℃[1]㊂YSZ 具有低的热导率和相对较高的热膨胀系数,但是它在使用过程中存在如下问题[2-7]:(1)抗烧结性能差;(2)热生长氧化物(TGO)内部应力诱发裂纹导致涂层脱落;(3)高温作用下形成一种玻璃态沉积物CMAS 与YSZ 中的Y 2O 3反应,在热化学与热机械的相互作用下,导致YSZ 涂层内部产生裂纹;(4)热膨胀系数存在的差异导致YSZ 面层脱落㊂为了改善YSZ 涂层性能,人们对影响YSZ 涂层服役寿命的常见问题及改善需求㊁改善方法进行了大量的探索和研究㊂1 氧化钇稳定氧化锆涂层的制备氧化钇稳定氧化锆涂层的制备可以通过多种方法实现:如高速火焰喷涂㊁爆炸喷涂㊁磁控溅射㊁离子镀㊁电弧蒸镀㊁激光熔覆㊁化学气相沉积㊁离子束辅助沉积㊁等离子喷涂和电子束物理气相沉积等,但是从热障涂层技术的发展及应用来看,涂层的制备技术以等离子喷涂和电子束物理气相沉积[8-12]为主㊂1.1 等离子喷涂等离子喷涂法是一种最突出和最广泛使用的涂层技术,用于涂覆顶涂层和粘结涂层㊂在该方法中,在阴极附近通过的等离子体气体在到达阳极喷嘴时被加热至等离子体温度,在该等离子体温度下,等离子体气体与载有原料粉末的载气混合,并且熔融粉末颗粒的混合物被制成高速撞击基底,以形成所需的涂层[13]㊂用于氧化钇稳定氧化锆涂层制备的等离子喷涂包括大气等离子喷涂(APS)㊁高能等离子喷涂(HEPS)和低压等离子喷涂(LPPS)㊂等离子喷涂的工艺特点是操作简单,加热温度高,对涂层材料的要求宽松,沉积率高,制备成本低㊂等离子喷涂制第47卷第13期彭春玉:氧化钇稳定氧化锆涂层的研究现状45备的YSZ热障涂层在航空发动机加力燃烧室火焰筒㊁鱼磷板㊁涡轮导向叶片㊁导弹上以及航天领域等均有应用㊂1.2 电子束物理气相沉积电子束物理气相沉积技术是电子束与物理气相沉积技术相互渗透而发展起来的先进表面处理技术㊂它是以电子束作为热源的一种蒸镀方法,其蒸发速率较高,几乎可以蒸发所有物质,而且涂层与工件的结合力非常好㊂EB-PVD比APS的TBCs 抗磨损性能高两倍㊂电子束物理气相沉积涂层应用于涡轮叶片,以提高其耐久性和有效性㊂与APS涂层相比,其沉积速率较低,涂层的热导率高,当涂层材料成分复杂时,材料的成分控制较困难㊂高能电子束设备及大尺寸真空运行成本较高,原材料利用率较低,目前只用于军用燃气涡轮发动机转子叶片等服役环境特别恶劣的部位㊂2 氧化钇稳定氧化锆涂层的研究现状热障涂层的失效主要原因是热循环过程中应力的产生,应力的产生包括了:金属粘结层氧化物的热生长应力㊁相变应力㊁温度梯度分布引起的热应力㊁热膨胀不匹配引起的热应力等㊂关于热障涂层的失效,科研人员针对不同制备工艺㊁不同基底及涂层结构做了大量的研究[14-18],在研究失效机制的同时也有大量的研究关于热障涂层在服役过程中存在的问题的改善方法㊂(1)改善抗烧结性能通过提高陶瓷涂层纯度,减少YSZ涂层中Al2O3杂质的含量,可以显著降低涂层的烧结速率,平面收缩倾向减小,从而降低导热系数的增加速率,涂层表现出一定的抗烧结性㊂李宇杰等[19]用HVOF喷涂NiCoCrAlY合金粘结层,APS喷涂YSZ陶瓷面层,制备了Al2O3含量为0.01wt%~0.64wt%的YSZ涂层㊂比较了不同Al2O3含量的YSZ涂层在1100℃下的热震性能和抗烧结性能,并探讨Al2O3对涂层的影响机理㊂结果表明相较于高纯YSZ涂层,随着涂层中Al2O3含量升高,涂层的抗热震性能降低,且Al2O3促进YSZ涂层的烧结㊂Al2O3含量在小于0.01wt%~0.12wt%区间内时,对涂层抗热震和抗烧结性能有显著影响,含量继续增加至0.64%时,对性能影响减缓㊂显微组织观察与EDS检测结果表明涂层中Al2O3并未在熔融颗粒界面处偏聚,但在颗粒内部有局部偏析㊂由此推测,含Al2O3的YSZ涂层热震失效的原因可能是Al2O3在YSZ颗粒内部偏析,并影响涂层的烧结性能,导致裂纹容易萌生和扩展㊂另一种方法是在涂层中添加特殊化学元素,例如在YSZ涂层中适量掺杂CeO2㊁La2O3能够有效提升涂层的抗烧结性能,苏正夫等[20]采用化学共沉淀煅烧法制备不同LaO掺杂量的LaO-YO-ZrO(YSZ)复合陶瓷粉末,研究该复合陶瓷粉末的高温相稳定性㊁抗烧结性及热物理性能,结果表明:YSZ和不同LaO掺杂量的LaO-YSZ均由单一的非平衡四方相ZrO(t’-ZrO)组成㊂经1400℃热处理100h后,YSZ中t’-ZrO完全转变为立方相ZrO(c-ZrO)和单斜相ZrO(m-ZrO),在0.4mol%~ 1.4mol%LaO掺杂范围内,LaO-YSZ的相稳定性均优于YSZ,其中1.0mol%LaO掺杂的YSZ(1.0mol%LaO-YSZ)经热处理后无m-ZrO生成,表现出良好的高温相稳定性㊂此外,1.0mol% LaO-YSZ较YSZ具有较高的抗烧结性和较低的热导率㊂(2)控制TGO的生长航空发动机在高温服役过程中,粘接层Al,Cr,Ni等金属元素接触氧气发生选择性氧化,会在粘接层(BC)和顶层陶瓷层(TC)表面形成一层热生长氧化物(TGO),进而造成涂层局部膨胀并对TC产生张力,当张力超过了TC的结合力时就会引起裂纹扩展,直至表面涂层的剥落㊂Muñoz Saldaña J等[21]研究了Hf或Zr掺杂粘接层NiAlCr/ 7YSZ电子束物理气相沉积TBC涂层系统的热稳定性㊂通过改变粘接层的化学成分,在粘结层中掺杂活性元素如Hf和Zr,在这些元素的偏析聚集作用下,降低Al2O3的增长速度,抑制TGO生长㊂采用冷喷涂(CS)㊁超音速火焰喷涂(HVOF)等工艺或预先沉积一层富Al的PVD 薄夹层”,改善涂层结构,降低氧气扩散系数,也可减缓TGO的生长速度㊂(3)改善抗CMAS腐蚀性能发动机叶片上CMAS的形成不仅会造成钇的损耗引起ZrO2熔融相变产生不稳定相,CMAS的沉积还会引起涂层应力增大,加速涂层剥蚀,大大降低热障涂层的服役寿命㊂研究发现从以下几方面可改善涂层抗CMAS腐蚀性能:改变涂层化学成分,楼思余等[22]在YSZ中添加Al2O3的添加可以有效地阻碍CMAS的渗入,从而抑制CMAS的向涂层内部侵蚀,降低界面层的浸润性能,增强涂层抗CMAS性能㊂改变涂层结构,郭洪波等[23]通过设计:热障涂层由MCrAlY粘结底层㊁YSZ陶瓷面层和贵金属Pt面层组成,其中M为Ni和/或Co㊂采用该发明所述新型热障涂层,可以阻止熔融CMAS的渗入,有效防止CMAS的腐蚀,提高热障涂层的可靠性和服役寿命㊂(4)改善YSZ面层应变容限采用EB-PVD技术㊁等离子物理气相沉积技术(PS-PVD)㊁悬浮液等离子喷涂技术(SPS)等可制备 柱状”结构的YSZ陶瓷面层,通过柱间纵向开裂释放陶瓷面层/TGO界面上的热失配应力,使热障涂层可以承受更高的失配应变,从而提高YSZ 陶瓷层应变容限,延长涂层热循环寿命㊂这种方法工艺简单,成本低,但是纵向裂纹是通过表面集中加热的方式产生的,密度不高且形态无法控制,因此涂层的循环寿命不稳定,使得涂层在应用上受到很大的限制㊂Florence[24]和Émilie Courtin[25]等利用溶胶-凝胶(Sol-Gel)方法在金属粘接底层上沉积YSZ层,通过高温热处理使其发生龟裂,再通过APS技术填充裂纹,强化原有结构,形成了一种具有网状分区结构的YSZ陶瓷面层㊂研究结果表明,这种具有纵向分区结构的热障涂层可以达到与EB-PVD热障涂层相近的热循环寿命㊂3 结 语氧化钇稳定氧化锆涂层因其高热膨胀系数㊁低热导率及良好的抗氧化性和稳定性等优异性能而成为航空航天用热障涂层的优良材料㊂氧化钇稳定氧化锆涂层最常用的制备工艺为电子束物理蒸发沉积和大气等离子喷涂技术㊂在服役过程中,涂层易受燃气热流的冲刷和腐蚀,且燃气通过表面孔隙进入涂层内部破坏涂层结构甚至导致涂层的剥离,通过对其失效的分析及改善研究为未来的热障涂层的性能提高与保障提供理论依据及技术支撑㊂46 广 州 化 工2019年7月参考文献[1] Schulz U Leyensa C,Fritscher K.Some recent trends in research andtechnology of advanced thermal barrier coatings[J].Aerospace Science and Technology,2003,7:73-80.[2] JOHHARI A D,R AHMAN M M.A Review of Advance ThermalBarrier Coating Architecture//The3rd National Graduate Conference (Nat Grad2015)[C].Malaysia:Universiti Tenaga Nasional,Putrajaya Campus,2015.[3] XU Z H,HE L M,MUR D,et al.Hot Corrosion Behavior of RareEarth Zirconates and Yttria Partially Stabilized Zirconia Thermal Barrier 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钇稳定氧化锆密度
钇稳定氧化锆密度全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：钇稳定氧化锆是一种重要的功能陶瓷材料，具有非常高的密度。
在高温环境下，钇稳定氧化锆能够保持其稳定的结构，并且具有优异的热机械性能和化学稳定性。
本文将从钇稳定氧化锆的基本性质、制备方法和应用领域等方面进行介绍。
一、钇稳定氧化锆的基本性质钇稳定氧化锆是一种固溶体材料，其晶体结构为金红石结构。
这种金红石结构是由正方晶系的ZrO2晶格中的一部分Zr4+离子被Y3+或其他稳定性较好的离子取代形成的。
通过这种对比的掺杂，可以使得晶体内部存在一些不同的点缺陷，从而形成固溶体材料。
钇稳定氧化锆具有非常高的密度，一般在5.68~6.00g/cm3之间。
这种高密度使得钇稳定氧化锆具有很好的抗压性能和抗弹性性能，适用于高温高压环境下的使用。
钇稳定氧化锆的热导率也较高，可以有效地传导热量，防止热应力导致晶体的断裂。
钇稳定氧化锆的制备方法主要有固相反应法、溶胶-凝胶法和水热法等。
固相反应法是最为常用的一种制备方法。
具体步骤包括将氧化锆和稳定氧化钇按一定的比例混合，在一定的温度和时间条件下进行固相反应生成钇稳定氧化锆。
溶胶-凝胶法是通过在溶液中先制备出氧化锆的前驱体，然后在一定的条件下凝胶化成凝胶，再经过煅烧过程制备出钇稳定氧化锆。
水热法则是在高温高压下将氧化锆和稳定氧化钇溶解在水中，形成溶液，经过一定的反应时间后生成钇稳定氧化锆。
由于钇稳定氧化锆具有高密度、稳定性和耐高温性能，因此在多个应用领域中有着广泛的应用。
钇稳定氧化锆被广泛用作高温材料，例如作为热障涂层用于航空航天设备的热防护；用作电子元件的介质材料，例如在固体氧化物燃料电池中作为电解质等。
钇稳定氧化锆还被应用于医疗领域，例如作为人工髋关节或人工牙根等骨科植入材料，由于其优异的生物相容性和力学性能，可以有效地替代传统材料，减轻了患者的痛苦。
钇稳定氧化锆还可以用作光学材料，例如用于激光器的激发材料、光学镜片等。
第二篇示例：钇稳定氧化锆是一种特殊的材料，具有高密度和稳定性的特点。
钇稳定氧化锆莫氏硬度
钇稳定氧化锆莫氏硬度1. 引言莫氏硬度是衡量材料硬度的常用指标之一，它是通过将一个金刚石锥尖压入材料表面来测量材料的抗压能力。
本文将重点探讨钇稳定氧化锆的莫氏硬度及其相关性质。
2. 钇稳定氧化锆的概述钇稳定氧化锆（Yttria-stabilized zirconia，YSZ）是一种重要的陶瓷材料，由氧化锆和氧化钇组成。
钇稳定氧化锆具有优异的物理和化学性质，包括高熔点、高硬度、低热导率和优良的化学稳定性等。
由于这些特性，钇稳定氧化锆在许多领域中得到广泛应用，如高温结构材料、陶瓷涂层、传感器和固体氧化物燃料电池等。
3. 莫氏硬度的定义和测量方法莫氏硬度是由德国矿物学家弗里德里希·莫斯在1822年提出的，用于衡量材料抵抗刮擦和压入的能力。
莫氏硬度是通过将一系列硬度已知的矿物质按照一定顺序从低到高依次刮擦材料表面，根据刮擦留下的痕迹来确定材料的硬度等级。
莫氏硬度常用的矿物质包括10级，从最低级的石膏（硬度为1）到最高级的金刚石（硬度为10）。
莫氏硬度的测量通常使用莫氏硬度计进行，该仪器通过在材料表面施加一定的压力，测量硬度刻度来确定材料的莫氏硬度。
4. 钇稳定氧化锆的莫氏硬度研究钇稳定氧化锆具有较高的硬度，通常在8-9之间。
这使得它成为一种优秀的结构材料，适用于高温和高压环境下的应用。
钇稳定氧化锆的高硬度主要归因于其晶体结构和组成。
钇稳定氧化锆的晶体结构是由氧化锆晶格中的一些氧原子被钇原子取代而形成的。
这种结构改变导致晶体中形成了一些脆性相，从而提高了材料的硬度。
许多研究已经针对钇稳定氧化锆的莫氏硬度进行了深入的研究。
例如，研究人员通过改变钇稳定氧化锆的钇含量、烧结温度和添加剂等方法，来调控材料的硬度。
实验结果表明，增加钇含量和提高烧结温度可以显著提高钇稳定氧化锆的硬度。
此外，添加适量的添加剂，如氧化铈和氧化铝等，也可以改善钇稳定氧化锆的硬度和力学性能。
5. 钇稳定氧化锆莫氏硬度的应用钇稳定氧化锆的高莫氏硬度使其在许多领域中得到广泛应用。
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氧化钇稳定氧化锆
1 氧化钇稳定氧化锆的概念
氧化钇稳定氧化锆是指采用一种氧化钇化学有机物–加入到氧化锆中，在钇降解产生的少量氢氧化钙和氢氧化氢保护氧化锆不受氧化降解物的攻击。
这种技术目前已经在玻璃陶瓷、耐热材料、无隔热材料等领域得到了广泛的应用。
2 氧化钇稳定氧化锆的优点
（1）抗热稳定性好：由于氧化钇在气化反应时会分解氧化锆表面的氧化物，形成一层钇液滴，从而抵挡氧化作用，不容易发生化学变化，使氧化锆的热稳定性得到进一步的改善。
（2）耐腐蚀性高：氧化钇的添加会使氧化锆表面形成一层钇氧化物，这一层可有效地抑制氧化锆受到其它氧化物和有机物质的攻击，从而提高其耐腐蚀性能。
（3）抗渗性好：氧化钇添加后氧化锆表面形成了一层与渗透剂相抗，能有效防止渗透剂渗入内部，使氧化锆具有良好的抗渗性能。
3 氧化钇稳定氧化锆的应用
氧化钇稳定氧化锆具有优良的热稳定性、耐腐蚀性和抗渗性，可广泛用于制造高温陶瓷、耐热材料、航空复合材料、绝缘材料等。
例如，用于制造火箭结构和陶瓷发动机系统，可以耐受超高温的要求；
用于制造绝缘材料和航空复合材料，能够提高循环耐热性能、劣化率和耐腐蚀性能。
4 氧化钇稳定氧化锆的发展前景
氧化钇稳定氧化锆作为一种高性能抗热、耐腐蚀以及抗渗材料，已经在包括火箭结构、高温陶瓷、耐热材料、航空复合材料、绝缘材料等系统中得到了广泛的应用。
随着材料科学技术的不断发展，氧化钇稳定氧化锆将有望朝着更适用于低能耗、绿色材料和经济材料的方向发展。
未来，氧化钇稳定氧化锆将得到更广泛的应用，为人们提供更多更多实用的高性能陶瓷材料。