热障陶瓷材料ZrO2的性能与应用

定义：一般作为热障涂层系统中的主体材料，具有良好的隔热效果,良好的抗高温、热冲击性能及高温耐腐蚀性能。

ZrO2材料性能：

· 高熔点：氧化锆的熔点为2715℃；

· 高热膨胀系数：氧化锆的热膨胀率是（9×10-6～11.5×10-6/℃），与金属基体的热膨胀系数接近；

· 低热导率：氧化锆的热导率为2.3W/m·K；

· 低电导率：在1473~1873 K范围内的升温过程中，2.18wt%MgO稳定氧化锆的电导率在2.0×10-2~5.0×10-1 S/cm变化。

隔热原理：

晶体中存在3种传热机制：电子传热、晶格振动传热（声子）、辐射（光子）。

由于纯态和掺杂其它稳定剂的ZrO2都是电的绝缘体，所以它的热的传递主要是通过晶格振动（声子）和辐射（光子）进行的。

存在问题：

ZrO2随着温度的变化会发生晶体结构的转变，导致晶体体积发生不可逆的变化，从而导致陶瓷结构的破坏。

应用：

（1）高温燃气轮机

（2）航空发动机