前言：

热障材料因具有良好的隔热作用已广泛应用于航空等工业领域，各种热障涂层已被广泛报道。但现在国内的研究鲜有涉及到热障材料在真空环境中使用的问题，故本文旨在寻找一种真空低热导率致密热障材料。本文综述了改性氧化锆、烧绿石结构稀土锆酸盐、磁铅石结构六铝酸斓的高温热障材料等的研究进展，通过对其热导率、热膨胀系数、高温稳定性、致密度、综合力学性能等方面的讨论和比较，从理论上找到了真空低热导率致密热障材料的备选材料。

1.热障材料综述

1.1 ZrO₂掺杂改性的热障材料

ZrO₂具有高熔点、低热导率和高热膨胀系数等优良性能。但是纯的ZrO₂相稳定性差，抗热震性能不佳，不适合直接用作热障涂层，故在其中加入稳定剂以达到改性的作用。

1.1.1单掺杂ZrO_2.

6%-8%(质量分数)Y₂O₃部分稳定的ZrO₂(YSZ)是目前研究最多、应用最广泛的热障涂层材料^[1] 。YSZ具有高熔点(2700℃)、较低热导率(2.1-2.2W#183;m ^-1#183;K^-1)和较高的热膨胀系数(约1.1#215;10^-5 K^-1)。但是，YSZ在应用过程中也存在问题，热障涂层陶瓷层材料，但在1250℃以上长期使用会生相变^[2]。相变伴随着体积膨胀，导致裂纹。

在新型一元氧化物掺杂改性ZrO₂陶瓷层材料方面CeO₂,Eu₂O₃,Sm₂O₃,Gd₂O₃等稀土氧化物被研究较多。其中，CeO₂对ZrO₂的稳定效果较好,CeO₂-ZrO₂的某些性能(如断裂韧性）优于YSZ，提高CeO₂含量有利于提升CeO₂-ZrO₂体系的相稳定性，当CeO₂的加入量为35mo1%时体系的相稳定性较好，但该组份的CeO₂-ZrO₂抗烧结性能不佳，影响了其在高温工况下的使用寿命^[3] 。就综合性能来讲，YSZ仍有其优势。

1.1.2多掺杂ZrO₂

在稀土掺杂改性YSZ陶瓷层材料方面，国内外研究人员对La₂0₃-YSZ, Sc₂O₃-YSZ, CeO₂-YSZ, Yb₂O₃-YSZ, Eu₂O₃-YSZ, Nd₂O₃-Yb₂0₃-YSZ, Gd₂0₃-Yb₂0₃-YSZ,Sm₂O₃-Yb₂O₃-YSZ等二元及多元掺杂体系进行了研究^[4]。TiO₂加入8Y-CSZ中，使材料断裂韧性提高了1倍。TiO₂的固溶度可以达到10%，当TiO₂固溶度小于5%时，8Y-CSZ保持立方相(cubic)，增加TiO₂导致四方相(tetragonal) ZiO₂的形成，而四方相ZrO₂中的Y₂O₃和TiO₂的固溶度是最大的 。多种稳定剂的协同稳定作用可在一定程度上弥补各稳定剂单独掺杂时的不足，提高材料的高温相稳定性。然而，Y₂O₃系列仍存在很大问题，特别是在高真空条件下的稳定性及放气都是有待研究的问题。