高温处理诱导的ysz原子结构演变

《高温处理诱导的ysz原子结构演变》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10530学号201510131296分类号TB35密级公开硕士学位论文高温处理诱导的YSZ原子结构演变学位申请人罗华指导教师王岩国教授学院名称材料科学与工程学院学科专业材料科学与工程研究方向材料测控技术与装备二零一八年六月AnnealingInducedAtomicStructureAlternationinYSZCandidateHuaLuoSupervisorProfessorYanguoWangCollegeSchoolofMaterialsScienceandEngineeringProgramMaterialControlTe

2、chnologyandEquipmentSpecializationMaterialsScienceandEngineeringDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担

3、。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要热障涂层可以显著降低合金表面温度，提高发动机热效率，成为当代先进航空发动机的关键防护材料。到目前为止，7YSZ热障涂层技术已经较为成熟,并在实际中得到广泛应用。航空

4、发动机的工作温度很高，在高温下，YSZ涂层由于钇离子偏聚，会发生复杂的相变。根据相变产物所含Y浓度的多少，可以把这些相分为富钇相结构或贫钇相结构。由于YSZ的晶体结构对于其力学、物理等性能具有重要的影响，并与热障涂层的失效密切相关。因此，了解YSZ在高温退火后其结构发生什么样的变化对于理解热障涂层在高温下的失效形式具有重要的作用。本文主要研究在1200℃下高温退火48h后YSZ的结构演变。通过SEM对退火前后的YSZ微观形貌进行对比；通过TEM分析富钇区的结构特点，并获得类L12超点阵结构；通过STEM分析YSZ富钇区类L12型结构超点阵的局部原

5、子信息。从实验和理论相结合的方法构建类L12型超点阵结构的晶体结构模型，并对模型进行分析。本文研究取得的结果如下：第一、通过SEM分析得知，高温退火后YSZ中柱状晶之间相互融合，柱状晶间隙变小。运用TEM观察到YSZ内部形成孔洞，即富钇区。并在富钇区采集到类L12型结构超点阵，其沿着[100]方向产生禁止衍射的斑点。HAADF-STEM模式下观测到L12型超点阵结构区域的阳离子发生晶格畸变，沿着[100]方向形成宽窄交替的特点。第二、利用MS软件建立Zr6Y2O15模型，该模型是立方YSZ晶胞中的某一个氧平面平行于(100)晶面沿着[001]方向

6、发生剪切所得，其剪切位移为晶格常数的1/4倍。通过第一性原理对模型的驰豫，发现其阳离子晶格畸变特点符合实验中HAADF像的特点。并且根据YSZ原子排列特点提出两种氧平面剪切模型的机理。第三、对Zr6Y2O15模型进行电子衍射花样以及HAADF像的模拟，发现其模拟电子衍射花样沿着[100]方向产生禁止衍射斑点，与实验中所观察到的现象一致，HAADF像模拟也和实验中HAADF像相匹配。计算Zr6Y2O15模型的力学性能，并与立方相ZrO2相结构比较，发现Zr6Y2O15更容易发生剪切形变。关键词：YSZ；HAADF；晶格畸变；氧原子位移I湘潭大学硕士

7、学位论文AbstractThermalBarrierCoatings(TBCs)canreducethemetalsurfacetemperatureandresultinasignificantenhancementofperformanceandefficiencyofgasturbineengines.Consequently,TBCshavebeenakeytechniqueforheatprotectionofaeroengines.Uptonow,7YSZthermalbarriercoatingtechnologyhasbeenre

8、lativelymatureandwidelyappliedinaeroengines.Theworkingtemperatureofa