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本书所述的热障涂层是利用陶瓷的隔热和抗腐蚀的特点来保护金属基底材料的，可有效的提高热端部件的使用寿命，在航空、航天、军工、电力、交通等方面都有重要的应用价值。纳米热障涂层基于纳米材料的四大效应，在特定环境中有着广阔的应用前景。

　　本书对纳米涂层及材料的制备方法、研究分析方法、传统涂层与纳米热障涂层的区别以及新型纳米热障涂层的制备及性能研究进行了讨论。侧重介绍纳米热障涂层材料的发展方向和研究前沿，基本反映了国内外在纳米热障涂层材料研究方面的热点。

　　本书内容新颖，深度适中，适合从事热障涂层材料工作的工程技术人员，以及大专院校的大学生、本科生和教师阅读和参考。

作者简介

王春杰

　　王春杰，男，1980年生于吉林省白山市。2012年毕业于中国科学院长春应用化学研究所，获得无机化学专业理学博士学位。2012年至今在渤海大学工学院工作。

　　主要研究方向是纳米热障涂层材料的制备及其性能研究，发表各类学术论文30余篇，申请国家发明专利5项。近5年承担了国家自然科学基金项目、辽宁省科技厅项目、辽宁省教育厅专案等多项国家级和省部级专案。

1 热障涂层概述
1.1热障涂层原理
1.1.1无机涂层
1.1.2 热障涂层
1.1.2.1 热障涂层简介
1.1.2.2 热障涂层体系的结构
1.2 热障涂层结构设计
1.2.1 双层结构涂层
1.2.2 多层结构涂层
1.2.3 功能梯度涂层
1.2.4 厚涂层
1.3 热障涂层陶瓷层材料的性能要求
1.3.1 高熔点
1.3.2 良好的高温相稳定性
1.3.3 低热导率
1.3.4 高线膨胀系数
1.3.5 与TGO层之间良好的化学稳定性和黏结性
1.3.6 良好的耐腐蚀性
1.3.7 低弹性模量以及较高的硬度和韧性
1.3.8 低烧结率
1.4 热障涂层的失效机理
1.4.1 TGO的生长
1.4.2 陶瓷层的烧结作用
1.4.3 陶瓷层中的相变
参考文献

2 热障涂层材料的合成
2.1 概述
2.1.1 粉末密度的表征方法
2.1.2 粉末的制备方法
2.2 多元陶瓷粉末的制备方法
2.2.1 液相法
2.2.2 固相法
2.2.2.1 固相反应
2.2.2.2 合成实例
2.2.3 感应等离子体合成法
2.3 团聚体粉末的制备方法
2.3.1 球磨法
2.3.2 喷雾干燥法
参考文献

3 热障涂层的制备
3.1 热喷涂
3.1.1 火焰喷涂
3.1.2 爆炸喷涂
3.2 等离子喷涂
3.2.1 等离子喷涂原理和设备
3.2.2 PS法涂层的形成过程
3.3 电子束-物理气相沉积法（EB-PVD法）
3.3.1 电子束-物理气相沉积原理和设备
3.3.2 叶片EB-PVD涂层的生产过程
3.3.3 热障涂层的其他制备方法
参考文献

4 陶瓷粉末及涂层微观组织结构分析方法
4.1 X射线衍射技术
4.1.1 X射线衍射技术简介
4.1.2 X射线粉末衍射技术
4.1.3 X射线双晶衍射技术
4.1.4 X射线三晶衍射技术
4.2 扫描电子显微镜
4.2.1 扫描电子显微镜的工作原理
4.2.2 扫描电镜的仪器结构
4.2.2.1 电子光学系统
4.2.2.2 信号收集及显示系统
4.2.2.3 真空系统和电源系统
4.2.3 配套设备及其用途
4.2.3.1 X射线波谱仪（WDS）
4.2.3.2 X射线能谱仪
4.2.3.3 结晶学分析仪
4.2.3.4 阴极发光（CL）
4.3 透射电子显微镜
4.3.1 电子的波长与加速电压
4.3.2 透射电镜的构造
4.3.2.1 照明系统
4.3.2.2 成像系统
4.3.2.3 观察、记录系统
4.3.2.4 调校系统
4.3.2.5 真空系统
4.3.2.6 电路系统
4.3.2.7 水冷系统
4.3.2.8 高解析度TEM影像的拍摄要点
4.4 拉曼光谱分析
4.4.1 基本原理
4.4.2 基本构成及其工作原理
4.4.2.1 光源
4.4.2.2 外光路
4.4.2.3 色散系统
4.4.2.4 接收系统
4.4.2.5 资讯处理与显示
4.4.3 拉曼光谱的特点
4.4.4 拉曼光谱的应用
4.5 X射线光电子能谱分析
4.5.1 方法原理
4.5.2 仪器结构和工作原理
4.5.2.1 XPS谱仪的基本结构
4.5.2.2 XPS谱图分析技术工作原理
4.6 红外光谱仪
4.6.1 基本原理
4.6.2 红外光谱仪的特点及应用
4.7 弹性系数
4.8 差热分析
4.8.1 差热分析的基本原理
4.8.1.1 差热曲线的形成及差热分析的一般特点
4.8.1.2 差热曲线提供的资讯
4.8.2 差热曲线的峰面积及过程热效应
4.8.2.1 峰面积与过程热效应关系研究的历史和现状
4.8.2.2 热量测量
4.8.3 差热分析的影响因素
4.8.3.1 样品因素
4.8.3.2 实验条件的影响
4.8.3.3 仪器因素
4.9 陶瓷涂层的热物理性能的测量
4.9.1 陶瓷涂层的热物理性能的理论基础
4.9.1.1 热障涂层陶瓷的导热理论
4.9.1.2 声子导热机理
4.9.1.3 热障涂层陶瓷的热膨胀理论
4.9.2 热扩散系数的测量
4.10 密度测定及孔隙率测定
4.11 涂层断裂韧性的测定
4.11.1 临界应力强度因数KIC
4.11.2 临界裂纹扩展能量释放率GIC
4.11.2.1 临界载荷法
4.11.2.2 断裂强度法
4.11.2.3 硬度压痕法
4.11.3 裂纹密度β
4.12 涂层隔热性能测试
4.13 热震试验
4.13.1 热应力断裂理论
4.13.2 热冲击损伤理论
4.14 抗高温氧化性
4.15 耐磨损性
4.16 涂层结合强度
4.16.1 黏结拉伸法
4.16.2 界面压入法
4.16.3 断裂力学法
4.16.4 动态结合强度测试法
参考文献

5  传统热障涂层
5.1 ZrO2的物理化学性质
5.2 ZrO2的晶体结构及相变特点
5.2.1 ZrO2的晶体结构
5.2.2 ZrO2的相变特点
5.2.3 ZrO2的相变稳定
5.2.3.1 稳定剂对 ZrO2的掺杂稳定的研究
5.2.3.2 氧化锆晶粒纳米化对ZrO2的稳定性的影响
5.3 氧化锆陶瓷的增韧机制
5.3.1 应力诱发相变增韧机理
5.3.2 表面强化增韧
5.3.3 微裂纹的增韧机理
5.3.4 弥散增韧机理
5.4 ZrO2粉体的制备
5.4.1 化学共沉淀法
5.4.2 水解沉淀法
5.4.3 溶胶-凝胶法
5.4.4 水热法
5.5 氧化锆陶瓷的成型方法
5.5.1 干法成型
5.5.1.1 干压成型
5.5.1.2 等静压成型
5.5.2 湿法成型
5.5.2.1 注浆成型
5.5.2.2 热压铸成型
5.5.2.3 流延成型
5.5.2.4 凝胶注模成型
5.5.2.5 直接凝固注模成型
5.5.2.6 注射成型
5.5.2.7 胶态注射成型
5.6 传统的热障涂层
5.6.1 经典的8YSZ型热障涂层
5.6.2 8YSZ材料的掺杂修饰
5.7 新型热障涂层材料
5.7.1 稀土锆酸盐
5.7.2 缺陷型萤石结构
5.7.3 钙钛矿
5.7.4 稀土六铝酸盐
5.7.5 钇铝石榴石（YAG）
5.7.6 钇酸盐
5.7.7 YSH
5.7.8 独居石
5.7.9 金属玻璃复合材料
5.8 其他热障涂层材料
参考文献

6 纳米结构热障涂层
6.1 纳米材料及特点
6.1.1 纳米材料的定义
6.1.2 纳米材料的特点
6.1.2.1 表面与介面效应
6.1.2.2 小尺寸效应
6.1.2.3 宏观量子隧道效应
6.1.2.4 量子限域效应
6.2 纳米材料制备方法
6.2.1 共沉淀法
6.2.2 溶胶-凝胶法
6.2.3 水热合成法
6.2.4 溶剂热法
6.3 纳米热障涂层材料
6.3.1 纳米热障涂层材料发展现状
6.3.2 8YSZ纳米热障涂层材料研究现状
6.4 La2O3改性8YSZ纳米涂层材料的制备和表征
6.4.1 样品合成工艺
6.4.2 XRD以及相稳定性分析
6.4.3 热重/差热（TG/DSC）分析
6.4.4 SEM、TEM、HRTEM分析
6.4.5 FT-IR分析
6.4.6 晶体生长活化能的分析
6.5 CeO2改性8YSZ纳米涂层材料的制备和表征
6.5.1 样品合成工艺
6.5.2 XRD分析
6.5.3 TG/DSC分析
6.5.4 晶格常数和比表面积分析
6.5.5 FT-IR分析
6.5.6 Raman光谱分析
6.5.7 TEM和HRTEM分析
6.5.8 晶体生长活化能的研究
6.6 La2（Zr0.7Ce0.3）2O7的材料粉体的制备和表征
6.6.1 样品合成工艺
6.6.2 XRD以及电子衍射能谱分析（EDS）分析
6.6.3 拉曼光谱分析
6.6.4 热重/差热分析
6.6.5 晶格常数分析
6.6.6 傅里叶红外光谱（FT-IR）分析
6.6.7 致密度与体积收缩分析
6.6.8 LZ7C3的微观组织形貌
6.6.9 LZ7C3、LZ以及8YSZ材料的力学性能研究
6.6.10 LZ7C3材料的热膨胀系数
6.6.11 LZ7C3材料的热导率
参考文献

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