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本書所述的熱障塗層是利用陶瓷的隔熱和抗腐蝕的特點來保護金屬基底材料的，可有效的提高熱端部件的使用壽命，在航空、航天、軍工、電力、交通等方面都有重要的應用價值。納米熱障塗層基於納米材料的四大效應，在特定環境中有著廣闊的應用前景。

　　本書對納米塗層及材料的製備方法、研究分析方法、傳統塗層與納米熱障塗層的區別以及新型納米熱障塗層的製備及性能研究進行了討論。側重介紹納米熱障塗層材料的發展方向和研究前沿，基本反映了國內外在納米熱障塗層材料研究方面的熱點。

　　本書內容新穎，深度適中，適合從事熱障塗層材料工作的工程技術人員，以及大專院校的大學生、本科生和教師閱讀和參考。

作者簡介

王春杰

　　王春杰，男，1980年生於吉林省白山市。2012年畢業於中國科學院長春應用化學研究所，獲得無機化學專業理學博士學位。2012年至今在渤海大學工學院工作。

　　主要研究方向是納米熱障塗層材料的製備及其性能研究，發表各類學術論文30餘篇，申請國家發明專利5項。近5年承擔了國家自然科學基金項目、遼寧省科技廳項目、遼寧省教育廳專案等多項國家級和省部級專案。

1 熱障塗層概述
1.1熱障塗層原理
1.1.1無機塗層
1.1.2 熱障塗層
1.1.2.1 熱障塗層簡介
1.1.2.2 熱障塗層體系的結構
1.2 熱障塗層結構設計
1.2.1 雙層結構塗層
1.2.2 多層結構塗層
1.2.3 功能梯度塗層
1.2.4 厚塗層
1.3 熱障塗層陶瓷層材料的性能要求
1.3.1 高熔點
1.3.2 良好的高溫相穩定性
1.3.3 低熱導率
1.3.4 高線膨脹係數
1.3.5 與TGO層之間良好的化學穩定性和黏結性
1.3.6 良好的耐腐蝕性
1.3.7 低彈性模量以及較高的硬度和韌性
1.3.8 低燒結率
1.4 熱障塗層的失效機理
1.4.1 TGO的生長
1.4.2 陶瓷層的燒結作用
1.4.3 陶瓷層中的相變
參考文獻

2 熱障塗層材料的合成
2.1 概述
2.1.1 粉末密度的表徵方法
2.1.2 粉末的製備方法
2.2 多元陶瓷粉末的製備方法
2.2.1 液相法
2.2.2 固相法
2.2.2.1 固相反應
2.2.2.2 合成實例
2.2.3 感應等離子體合成法
2.3 團聚體粉末的製備方法
2.3.1 球磨法
2.3.2 噴霧乾燥法
參考文獻

3 熱障塗層的製備
3.1 熱噴塗
3.1.1 火焰噴塗
3.1.2 爆炸噴塗
3.2 等離子噴塗
3.2.1 等離子噴塗原理和設備
3.2.2 PS法塗層的形成過程
3.3 電子束-物理氣相沉積法（EB-PVD法）
3.3.1 電子束-物理氣相沉積原理和設備
3.3.2 葉片EB-PVD塗層的生產過程
3.3.3 熱障塗層的其他製備方法
參考文獻

4 陶瓷粉末及塗層微觀組織結構分析方法
4.1 X射線衍射技術
4.1.1 X射線衍射技術簡介
4.1.2 X射線粉末衍射技術
4.1.3 X射線雙晶衍射技術
4.1.4 X射線三晶衍射技術
4.2 掃描電子顯微鏡
4.2.1 掃描電子顯微鏡的工作原理
4.2.2 掃描電鏡的儀器結構
4.2.2.1 電子光學系統
4.2.2.2 信號收集及顯示系統
4.2.2.3 真空系統和電源系統
4.2.3 配套設備及其用途
4.2.3.1 X射線波譜儀（WDS）
4.2.3.2 X射線能譜儀
4.2.3.3 結晶學分析儀
4.2.3.4 陰極發光（CL）
4.3 透射電子顯微鏡
4.3.1 電子的波長與加速電壓
4.3.2 透射電鏡的構造
4.3.2.1 照明系統
4.3.2.2 成像系統
4.3.2.3 觀察、記錄系統
4.3.2.4 調校系統
4.3.2.5 真空系統
4.3.2.6 電路系統
4.3.2.7 水冷系統
4.3.2.8 高解析度TEM影像的拍攝要點
4.4 拉曼光譜分析
4.4.1 基本原理
4.4.2 基本構成及其工作原理
4.4.2.1 光源
4.4.2.2 外光路
4.4.2.3 色散系統
4.4.2.4 接收系統
4.4.2.5 資訊處理與顯示
4.4.3 拉曼光譜的特點
4.4.4 拉曼光譜的應用
4.5 X射線光電子能譜分析
4.5.1 方法原理
4.5.2 儀器結構和工作原理
4.5.2.1 XPS譜儀的基本結構
4.5.2.2 XPS譜圖分析技術工作原理
4.6 紅外光譜儀
4.6.1 基本原理
4.6.2 紅外光譜儀的特點及應用
4.7 彈性係數
4.8 差熱分析
4.8.1 差熱分析的基本原理
4.8.1.1 差熱曲線的形成及差熱分析的一般特點
4.8.1.2 差熱曲線提供的資訊
4.8.2 差熱曲線的峰面積及過程熱效應
4.8.2.1 峰面積與過程熱效應關係研究的歷史和現狀
4.8.2.2 熱量測量
4.8.3 差熱分析的影響因素
4.8.3.1 樣品因素
4.8.3.2 實驗條件的影響
4.8.3.3 儀器因素
4.9 陶瓷塗層的熱物理性能的測量
4.9.1 陶瓷塗層的熱物理性能的理論基礎
4.9.1.1 熱障塗層陶瓷的導熱理論
4.9.1.2 聲子導熱機理
4.9.1.3 熱障塗層陶瓷的熱膨脹理論
4.9.2 熱擴散係數的測量
4.10 密度測定及孔隙率測定
4.11 塗層斷裂韌性的測定
4.11.1 臨界應力強度因數KIC
4.11.2 臨界裂紋擴展能量釋放率GIC
4.11.2.1 臨界載荷法
4.11.2.2 斷裂強度法
4.11.2.3 硬度壓痕法
4.11.3 裂紋密度β
4.12 塗層隔熱性能測試
4.13 熱震試驗
4.13.1 熱應力斷裂理論
4.13.2 熱衝擊損傷理論
4.14 抗高溫氧化性
4.15 耐磨損性
4.16 塗層結合強度
4.16.1 黏結拉伸法
4.16.2 界面壓入法
4.16.3 斷裂力學法
4.16.4 動態結合強度測試法
參考文獻

5  傳統熱障塗層
5.1 ZrO2的物理化學性質
5.2 ZrO2的晶體結構及相變特點
5.2.1 ZrO2的晶體結構
5.2.2 ZrO2的相變特點
5.2.3 ZrO2的相變穩定
5.2.3.1 穩定劑對 ZrO2的摻雜穩定的研究
5.2.3.2 氧化鋯晶粒納米化對ZrO2的穩定性的影響
5.3 氧化鋯陶瓷的增韌機制
5.3.1 應力誘發相變增韌機理
5.3.2 表面強化增韌
5.3.3 微裂紋的增韌機理
5.3.4 彌散增韌機理
5.4 ZrO2粉體的製備
5.4.1 化學共沉澱法
5.4.2 水解沉澱法
5.4.3 溶膠-凝膠法
5.4.4 水熱法
5.5 氧化鋯陶瓷的成型方法
5.5.1 乾法成型
5.5.1.1 乾壓成型
5.5.1.2 等靜壓成型
5.5.2 濕法成型
5.5.2.1 注漿成型
5.5.2.2 熱壓鑄成型
5.5.2.3 流延成型
5.5.2.4 凝膠注模成型
5.5.2.5 直接凝固注模成型
5.5.2.6 注射成型
5.5.2.7 膠態注射成型
5.6 傳統的熱障塗層
5.6.1 經典的8YSZ型熱障塗層
5.6.2 8YSZ材料的摻雜修飾
5.7 新型熱障塗層材料
5.7.1 稀土鋯酸鹽
5.7.2 缺陷型螢石結構
5.7.3 鈣鈦礦
5.7.4 稀土六鋁酸鹽
5.7.5 釔鋁石榴石（YAG）
5.7.6 釔酸鹽
5.7.7 YSH
5.7.8 獨居石
5.7.9 金屬玻璃複合材料
5.8 其他熱障塗層材料
參考文獻

6 納米結構熱障塗層
6.1 納米材料及特點
6.1.1 納米材料的定義
6.1.2 納米材料的特點
6.1.2.1 表面與介面效應
6.1.2.2 小尺寸效應
6.1.2.3 宏觀量子隧道效應
6.1.2.4 量子限域效應
6.2 納米材料製備方法
6.2.1 共沉澱法
6.2.2 溶膠-凝膠法
6.2.3 水熱合成法
6.2.4 溶劑熱法
6.3 納米熱障塗層材料
6.3.1 納米熱障塗層材料發展現狀
6.3.2 8YSZ納米熱障塗層材料研究現狀
6.4 La2O3改性8YSZ納米塗層材料的製備和表徵
6.4.1 樣品合成工藝
6.4.2 XRD以及相穩定性分析
6.4.3 熱重/差熱（TG/DSC）分析
6.4.4 SEM、TEM、HRTEM分析
6.4.5 FT-IR分析
6.4.6 晶體生長活化能的分析
6.5 CeO2改性8YSZ納米塗層材料的製備和表徵
6.5.1 樣品合成工藝
6.5.2 XRD分析
6.5.3 TG/DSC分析
6.5.4 晶格常數和比表面積分析
6.5.5 FT-IR分析
6.5.6 Raman光譜分析
6.5.7 TEM和HRTEM分析
6.5.8 晶體生長活化能的研究
6.6 La2（Zr0.7Ce0.3）2O7的材料粉體的製備和表徵
6.6.1 樣品合成工藝
6.6.2 XRD以及電子衍射能譜分析（EDS）分析
6.6.3 拉曼光譜分析
6.6.4 熱重/差熱分析
6.6.5 晶格常數分析
6.6.6 傅里葉紅外光譜（FT-IR）分析
6.6.7 緻密度與體積收縮分析
6.6.8 LZ7C3的微觀組織形貌
6.6.9 LZ7C3、LZ以及8YSZ材料的力學性能研究
6.6.10 LZ7C3材料的熱膨脹係數
6.6.11 LZ7C3材料的熱導率
參考文獻

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