熱障涂層（TBCs）是由高溫氧化耐腐蝕金屬結(jié)合底層和隔熱陶瓷面層組成的復(fù)合功能涂層。它們主要

用于在高溫?zé)釟饬鳁l件下工作的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和燃燒室。熱端部件提供高溫隔熱保護(hù)，從而顯著降低熱端部件的基板溫度。TBC的使用不僅使高溫部件材料能夠承受更高的工作溫度，進(jìn)一步提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度和性能，而且顯著提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命和可靠性，具有極其顯著的軍事和經(jīng)濟(jì)價(jià)值.氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（ZrO2）具有化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱系數(shù)低、硬度高、韌性較好等特點(diǎn)。它是迄今為止發(fā)現(xiàn)的綜合性能的熱障涂層材料。制備熱障涂層的常用方法包括等離子噴涂和電子束物相沉積。與普通氧化鋯TBCs相比，納米結(jié)構(gòu)氧化鋯TBCs具有更均勻的結(jié)構(gòu)、更好的應(yīng)變耐受性、更高的斷裂韌性、更高的熱膨脹系數(shù)和元素?cái)U(kuò)散系數(shù)以及更低的熱導(dǎo)率。

等離子噴涂工藝是制備納米氧化鋯TBCs經(jīng)濟(jì)、有效的工藝。該工藝涂層制備效率高，適用于大型零件。以納米團(tuán)聚粉末為噴涂原料，通過(guò)嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，縮短納米材料在等離子火焰中的停留時(shí)間，限制原子擴(kuò)散和晶粒生長(zhǎng)，可以制備納米結(jié)構(gòu)的TBCs。

測(cè)試采用透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）和X射線衍射研究等離子噴涂納米結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)氧化鋯涂層系統(tǒng)。熱障涂層體系由Ni23Co20Cr8Al4Ta0.5Y金屬結(jié)合底層和6%-8%Y2O3-ZrO2陶瓷表層組成。粘結(jié)底層厚度為0.09～0.11mm，陶瓷面層厚度為0.25～0.26mm。對(duì)三組納米結(jié)構(gòu)TBC和普通微結(jié)構(gòu)TBC樣品進(jìn)行了熱沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)條件為1000℃、1100℃和1200℃5分鐘，然后水淬。水溫約20℃。如果涂層面積缺失，則涂層面積的2％視為不合格，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量涂層的熱導(dǎo)率。TBCs噴涂試件與未涂層試件保溫效果對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為熱源1200℃，涂層面面向熱源，涂層和未涂層試樣背面溫度分別為分別測(cè)得，兩者之差即為絕緣溫度值。