牛少鵬, 李 昕,, 鄧春明*, 孫耀寧, 宋進(jìn)兵, 王 超,黃益聰, 曾 威, 戴紅亮, 黃 科, 劉 敏

（1.廣東省科學(xué)院新材料研究所 現(xiàn)代材料表面工程技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室 廣東省現(xiàn)代表面工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣州 510650；2.新疆大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院, 烏魯木齊 830046）

等離子噴涂-物理氣相沉積（PS-PVD）是近年來(lái)新興的涂層沉積技術(shù)，它結(jié)合了大氣等離子體噴涂（APS）和電子束物理氣相沉積（EB-PVD）的優(yōu)點(diǎn)[1-5]。通過(guò)調(diào)整PS-PVD 制備參數(shù)可實(shí)現(xiàn)氣、氣-液、氣-液-固等單相或多相沉積，從而獲得不同結(jié)構(gòu)的涂層。在熱障涂層領(lǐng)域，PS-PVD 基于更高真空度（100～200 Pa）和高噴槍功率（最高可達(dá)180 kW），可使特制的熱障涂層粉末在其等離子體射流中氣化，從而實(shí)現(xiàn)氣相沉積，并獲得具有羽柱狀結(jié)構(gòu)的熱障涂層。這種結(jié)構(gòu)賦予涂層更高的熱應(yīng)力應(yīng)變?nèi)菹蓿?050 ℃時(shí)空冷循環(huán)次數(shù)＞5000 次）[6-8]，從而有助于提高熱障涂層的使用壽命。此外，PSPVD 還具有沉積效率高(＞10 μm/min)和非視線沉積的優(yōu)點(diǎn)，在一些復(fù)雜型面的熱障涂層制備上更是獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。因此，盡管PS-PVD 技術(shù)發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，但其在熱障涂層領(lǐng)域已成為研究熱點(diǎn)之一。

雖然PS-PVD 在熱障涂層制備具有一定優(yōu)勢(shì)，但其對(duì)噴涂粉末有較高要求。為了更易于在等離子體射流中氣化，PS-PVD 通常會(huì)選用納米級(jí)粉末，但納米粉末的自發(fā)團(tuán)聚性很容易導(dǎo)致送粉堵塞，影響涂層穩(wěn)定沉積，而若要保證粉末流動(dòng)性，粉末需具備一定粒度[1]。因此，為平衡粉體的納米尺寸和流動(dòng)性，由納米一次顆粒團(tuán)聚而成的微米級(jí)粉體成為PS-PVD 主要選擇。然而，目前已開發(fā)出的適用于PS-PVD 的粉末主要還是以傳統(tǒng)YSZ 材料為主，材料種類較為單一。而且YSZ 材料在1200 ℃以上會(huì)發(fā)生相變和燒結(jié)，不僅會(huì)導(dǎo)致涂層彈性模量和熱導(dǎo)率上升，還容易造成涂層裂紋失效和破壞[9-10]，從而降低涂層壽命和可靠性。從這一點(diǎn)來(lái)看，傳統(tǒng)YSZ 熱障涂層材料顯然已不能適應(yīng)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)更高服役溫度和更長(zhǎng)壽命的需求。因此，有必要開發(fā)出符合PS-PVD 使用所需的且具有更高性能的新型材料體系粉體。

在新型熱障材料體系研究中，一些稀土和過(guò)渡金屬氧化物如La2O3、Sc2O3、Yb2O3、CeO2、Gd2O3等摻雜的YSZ 體系高溫下具有更高的相穩(wěn)定性、更好的抗燒結(jié)性和隔熱性能，受到了研究者們廣泛關(guān)注[11-13]。在上述摻雜型材料體系中， CeO2摻雜YSZ 材料（CYSZ）應(yīng)獲得更高程度的重視。CeO2具有立方結(jié)構(gòu)，Ce4+通過(guò)取代Zr4+使CeO2固溶于ZrO2晶格中，因此可顯著提高體系的高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使CYSZ 涂層在1300 ℃時(shí)仍能保持相穩(wěn)定，并改善其抗熱腐蝕性能[14-16]。盡管CeO2這種取代性摻雜并不能夠營(yíng)造出大量的氧空位以增強(qiáng)聲子散射從而大幅降低熱導(dǎo)率，但是CeO2在摻雜后可以顯著提高材料的熱膨脹系數(shù)，這是大多數(shù)氧化物摻雜型材料所不具備的獨(dú)特性質(zhì)[17]。CYSZ 較高的熱膨脹系數(shù)可改善與金屬黏結(jié)層的熱匹配應(yīng)力，提高涂層的熱循環(huán)壽命和抗熱沖擊性能[18-19]。上述優(yōu)點(diǎn)使CYSZ 有望成為可用于更高溫度下的長(zhǎng)壽命熱障涂層，因此有必要開展PS-PVD 用CYSZ粉末及其涂層制備的相關(guān)研究。

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[20]，當(dāng)摻雜CeO2和ZrO2化學(xué)計(jì)量比在1 / 9 ～ 3 / 7 區(qū)間時(shí)有助于使CYSZ 涂層在低溫至高溫都可以維持較低熱導(dǎo)率。因此，本工作選擇區(qū)間中值3 / 17 計(jì)量比（換算后CeO2與8YSZ粉體質(zhì)量比大致為1 / 4）進(jìn)行摻雜。利用噴霧干燥和PS-PVD 制備出CYSZ 團(tuán)聚粉末及其涂層，并對(duì)粉末和涂層的微觀結(jié)構(gòu)、成分以及結(jié)合強(qiáng)度和抗熱震性能進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1 CYSZ 粉末團(tuán)聚造粒

采用納米級(jí)8YSZ 粉末（平均粒度100 nm）和微米級(jí)CeO2粉末（平均粒度5 μm）進(jìn)行造粒。原始粉末形貌如圖1 所示。納米8YSZ 粉末主要以納米團(tuán)聚或絮凝形態(tài)為主（圖1（a）），而CeO2粉末主要以片條狀不規(guī)則形態(tài)為主（圖1（b））。造粒所用分散劑和羧甲基纖維素黏結(jié)劑成分如表1 所示。

圖1 原始粉末形貌 (a) 8YSZ；(b) CeO2Fig. 1 Morphologies of original powder (a) 8YSZ; (b) CeO2

噴霧漿料的配制分三步：（1）將8YSZ 原始粉末與CeO2原始粉末按質(zhì)量比4 / 1 配制并與適量去離子水進(jìn)行球磨混合，球磨2 ～ 4 h 后形成粉末混合液；（2）將混合液與一定比例PAA 分散劑進(jìn)行球磨混合2 h 后形成懸浮液；（3）將懸浮液分為4 等分并與不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的CMC 黏結(jié)劑（0.5%、1.0%、1.5%和2.0 %）進(jìn)行球磨混合3 h 后獲得4 種不同黏結(jié)劑含量的噴霧漿料待用。配制過(guò)程如圖2 所示。

圖2 漿料配制和噴霧造粒過(guò)程Fig. 2 Slurry preparation and spray granulation process

采用Mobile MinorTM型噴霧干燥機(jī)對(duì)噴霧漿料進(jìn)行團(tuán)聚造粒。造粒主要過(guò)程為：將已配制漿料以35 ～ 45 r/min 的進(jìn)料速度泵送至噴嘴，在0.2 ～0.4 MPa 壓縮空氣的作用下霧化，隨即霧化漿料被220 ～ 250 ℃熱空氣迅速干燥形成所需粉體。

1.2 涂層制備

以CYSZ 團(tuán)聚粉末為噴涂原材料，采用PS-PVD噴涂設(shè)備在預(yù)制有NiCrAlY 黏結(jié)層的316L 不銹鋼圓片（?25.4 mm× 6 mm）上進(jìn)行CYSZ 涂層制備。噴涂工藝參數(shù)如表2 所示。

表2 CYSZ 涂層制備參數(shù)Table 2 Deposition parameters of CYSZ coating

1.3 粉末及涂層表征

采用Malvern Mastersizer-3000 型激光粒度儀檢測(cè)CYSZ 團(tuán)聚粉末的粒度分布。采用NovaNano-450 型掃描電鏡（SEM）及附帶能譜儀（EDS）對(duì)CYSZ 粉末和制備涂層的微觀結(jié)構(gòu)和元素分布進(jìn)行分析檢測(cè)。采用Regaku Smartlab 9kW 型X 射線衍射儀（XRD）對(duì)CYSZ 粉末和涂層進(jìn)行物相分析，測(cè)試條件為：Cu Kα 射線源，掃描角度20° ～ 80°，掃描步長(zhǎng)0.02 （°）/s。采用Escalab 250Xi 型光電子能譜儀（XPS）分析CYSZ 涂層中CeO2摻雜情況，測(cè)試條件為：Al Kα 射線源，靶電壓15 kV，發(fā)射電流15 mA，真空度1.0×10-7Pa。測(cè)試前預(yù)先采用Ar 離子濺射清理5 min。

CYSZ 涂層結(jié)合強(qiáng)度按HB—5476 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，測(cè)試實(shí)驗(yàn)在GP-TS200M 萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。采用多功能熱沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)CYSZ 涂層進(jìn)行抗熱震性能測(cè)試。測(cè)試條件為：1100 ℃保溫10 min，水冷2 min，進(jìn)行100 次冷熱循環(huán)。

2 結(jié)果與討論

2.1 黏結(jié)劑含量對(duì)CYSZ 團(tuán)聚粉末微觀結(jié)構(gòu)和粒度影響

圖3 是添加四種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)CMC 黏結(jié)劑粉末形貌。觀察四種粉末形貌可發(fā)現(xiàn)，粉末粒度和團(tuán)聚程度呈現(xiàn)隨黏結(jié)劑含量增加而提高的趨勢(shì)。當(dāng)CMC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，粉末團(tuán)聚不充分，造粒后粉末中球形顆粒占比較少，仍含有較多亞微米級(jí)不規(guī)則粉末（圖3（a））。當(dāng)CMC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高至1.0%時(shí)，造粒后粉末中團(tuán)聚顆粒占比有一定程度提高，但其球形度相比0.5%CMC 粉末有下降，在粉末中可觀察到數(shù)量較多的不規(guī)則大尺寸團(tuán)聚顆粒（圖3（b））。這些不規(guī)則顆粒形成主要是由于黏結(jié)劑含量不足，YSZ 和CeO2初始顆粒間結(jié)合力偏弱，從而造成大尺寸團(tuán)聚顆粒易分離和坍塌。當(dāng)CMC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到1.5%時(shí)，此時(shí)粉末球形度有所提升，但仍存在一些不規(guī)則團(tuán)聚顆粒（圖3（c））。而在2.0%CMC 粉末中已較少出現(xiàn)不規(guī)則形態(tài)團(tuán)聚顆粒，而且該粉末在粒度分布上相對(duì)其他三種粉末更為均勻，在球形度上也高于其他三種粉末。

圖4 和圖5 是激光粒度儀測(cè)出的不同CMC 含量CYSZ 粉末D10、D50 和D90 粒度以及粒徑分布?？捎^察到，粉末D10、D50 和D90 粒徑均隨黏結(jié)劑含量增加而提高（圖4），這一變化規(guī)律符合電鏡下觀察結(jié)果。從圖5 粉末粒徑分布上看，四種粉體主體粒徑范圍均為5 ～ 22 μm，而這一粒徑范圍被認(rèn)為最適宜于PS-PVD 噴涂。此外還可觀察到，四種粉體中亞微米級(jí)、1 ～ 5 μm 和5 ～ 22 μm 等較小粒徑顆粒所占體積比呈現(xiàn)出隨黏結(jié)劑含量增加而降低的趨勢(shì)，而大于22 μm 顆粒所占體積比變化則呈現(xiàn)相反趨勢(shì)。其中，0.5%CMC 粉末亞微米顆粒含量最高，而且多為不規(guī)則形態(tài)（圖3（a）），因此這些亞微米顆粒在送粉過(guò)程可能會(huì)形成振實(shí)導(dǎo)致送粉不暢。盡管0.5%CMC 粉末具有最高體積比（60.5%）的適宜噴涂粒徑范圍，但由于團(tuán)聚不充分造成較差的球形度，導(dǎo)致該粉末并不適宜于PSPVD 噴涂。而對(duì)于1.0%CMC 和1.5% CMC 粉體，二者中亞微米級(jí)顆粒含量有明顯下降，而且適宜粒徑顆粒占比也較高，但粉末中弱結(jié)合的團(tuán)聚大顆粒易發(fā)生坍塌，這同樣會(huì)造成粉末振實(shí)造成送粉不暢。因此，從粉末形態(tài)和粒度分布等方面最終綜合評(píng)判，球形度更高、不規(guī)則顆粒含量更少、適宜粒徑顆粒占比也較高的2.0%CMC 粉末顯然更加適合于PS-PVD 噴涂。

圖3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)CMC 的CYSZ 團(tuán)聚粉末形貌 （a）0.5%; （b）1.0%; （c）1.5%; （d）2.0%Fig. 3 Morphologies of CYSZ agglomerated powder with different mass fractions of CMC (a) 0.5%; (b) 1.0%; (c)1.5%; (d) 2.0%

圖4 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)黏結(jié)劑（CMC）CYSZ 團(tuán)聚粉末D10、D50和D90 粒徑Fig. 4 D10, D50 and D90 particle sizes of CYSZ agglomerated powder with different mass fractions of binder(CMC)

圖5 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)黏結(jié)劑（CMC）CYSZ 團(tuán)聚粉末粒徑分布Fig. 5 Particle size distribution of CYSZ agglomerated powder with different mass fractions of binder (CMC)

圖6 為2.0%CMC 粉末顆粒放大觀察和EDS面掃描結(jié)果。從圖6 可觀察到，團(tuán)聚顆粒主體為8YSZ 納米初始顆粒，初始顆粒間結(jié)合緊密。CeO2以微米級(jí)片條狀形態(tài)分布于團(tuán)聚粉末中并被主體YSZ 顆粒緊密包裹住，由于片條狀CeO2存在尺寸差異，導(dǎo)致Ce 元素在顆粒表面呈現(xiàn)區(qū)域富集現(xiàn)象；Zr、Y 元素分布均勻，符合主體成分特征?？傮w來(lái)看，2.0%CMC 粉末顆粒中YSZ 和CeO2初始顆粒在黏結(jié)劑作用下已形成強(qiáng)結(jié)合，團(tuán)聚顆粒不易分散，能夠保證較好的流動(dòng)性；粉末中各成分分布大體均勻，有助于形成成分一致的涂層組織。

圖6 2.0%CMC 顆粒放大形貌及EDS 面掃描圖譜 （a）形貌；（b）Zr 分布；（c）Y 分布；（d）Ce 分布Fig. 6 Magnified morphology and EDS mapping images of 2.0% CMC particle (a) morphology; (b) Zr distribution; (c) Y distribution; (d) Ce distribution

2.2 CYSZ 涂層微觀結(jié)構(gòu)與成分

圖7 是以2.0%CMC 粉末為噴涂原材料，采用PS-PVD 制備的CYSZ 涂層截面和表面微觀形貌。從圖7（a）截面形貌可以看出，涂層具有典型的柱狀結(jié)構(gòu)，更確切地說(shuō)是由約25 μm 厚近致密根部和約150 μm 柱狀層所組成的雙層結(jié)構(gòu)。從圖7（b）表面形貌看出，涂層是典型的菜花頭結(jié)構(gòu)。涂層柱狀晶之間有較寬間隙，在間隙中夾雜有較多微納級(jí)顆粒。在一些文獻(xiàn)中認(rèn)為這些顆粒是未熔顆粒。關(guān)于顆粒的形成機(jī)理目前有一些理論，有的認(rèn)為是未進(jìn)入等離子體射流中心的團(tuán)聚粉末破碎后填充形成，也有的認(rèn)為是經(jīng)氣-液-固轉(zhuǎn)變后沉積而成[21]。

圖7 用2.0%CMC 粉末所制備涂層微觀形貌 （a）截面；（b）表面Fig. 7 Microscopic morphologies of coating prepared from 2.0% CMC powder (a) cross-sectional; (b) surface

圖8 是對(duì)CYSZ 涂層截面進(jìn)行放大觀察和EDS 面掃描結(jié)果。圖8 顯示，由PS-PVD 沉積的CYSZ 涂層屬于均質(zhì)化涂層，其中的Zr、Y、Ce 等元素大體呈均勻分布，尤其是涂層中Ce 元素，其分布均勻化程度相比粉末有顯著提升，但值得注意的是，柱狀晶間隙中近球形顆粒大都呈現(xiàn)出明顯的富Zr、貧Ce 特征。這一現(xiàn)象為進(jìn)一步明確顆粒形成機(jī)制提供了一定證據(jù)。由于粉末中CeO2是以微米顆粒存在，這一尺度使得CeO2相比納米YSZ 更容易在涂層中形成未熔顆粒，這與涂層中未熔顆粒富Zr、貧Ce 特征是相互矛盾的。而氣-液-固轉(zhuǎn)變或氣-固直接轉(zhuǎn)變形成機(jī)制則能夠很好地解釋以上特征。由于ZrO2氣化溫度高于CeO2，對(duì)于已氣化的ZrO2和CeO2而言，氣相ZrO2向液相或固相轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力更大，因此部分氣相ZrO2有可能在沉積前優(yōu)先進(jìn)行氣-液-固相變，導(dǎo)致柱狀晶間隙中近球形顆粒富Zr。而對(duì)于氣相CeO2而言，其轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)力較小而且加上ZrO2優(yōu)先轉(zhuǎn)變的放熱影響，導(dǎo)致CeO2不易進(jìn)行氣-液-固轉(zhuǎn)變，從而引起柱狀晶間隙中近球形顆粒的貧Zr 特征。

圖8 CYSZ 涂層截面放大形貌及EDS 面掃描圖譜 （a）形貌；（b）Zr 分布；（c）Y 分布；（d）Ce 分布Fig. 8 Magnified cross-sectional morphology and EDS mapping images of obtained CYSZ coating (a) morphology; (b) Zr distribution; (c) Y distribution; (d) Ce distribution

圖9 是CYSZ 粉末、PS-PVD 制備的CYSZ 和YSZ 涂層的XRD 圖譜。相比粉末，CYSZ 涂層中物相成分發(fā)生了較大變化。粉末中主體相為t-ZrO2和c-CeO2相，另外還含有少量單斜m-ZrO2相。CYSZ 涂層X(jué)RD 圖譜中則未出現(xiàn)立方CeO2相衍射峰，而且相比YSZ 涂層，CYSZ 涂層衍射峰均向小角度偏移，這主要是由Ce4+取代Zr4+進(jìn)入ZrO2晶格中所致。由于Ce 原子半徑比Zr 原子大，取代后使ZrO2發(fā)生晶格膨脹，造成晶格面間距增大。上述現(xiàn)象實(shí)際反映出CeO2在熱等離子體高溫作用下已發(fā)生固溶。此外，在CYSZ 涂層中也未發(fā)現(xiàn)單斜相衍射峰，這也是由于固溶CeO2能夠抑制m-ZrO2的形成，對(duì)t-相具有較強(qiáng)的穩(wěn)定作用[22]。

為進(jìn)一步考察CeO2摻雜情況，對(duì)CYSZ 涂層進(jìn)行XPS 分析。圖10（a）是CYSZ 涂層中Ce 元素高分辨掃描譜。通過(guò)與文獻(xiàn)中高純CeO2、Ce2O3中Ce 掃描譜（圖10（b））[23]對(duì)比可觀察出，CYSZ涂層的Ce3d 峰顯然更接近于CeO2。CYSZ 涂層Ce3d5/2結(jié)合能為882.68 eV，與CeO2Ce3d5/2峰882 eV相差不大。CYSZ 涂層在高結(jié)合能處出現(xiàn)衛(wèi)星峰（916.88 eV），這一衛(wèi)星峰正是CeO2區(qū)別于Ce2O3的典型特征?？傮w來(lái)看，涂層中Ce 基本以Ce4+存在，再結(jié)合涂層EDS 面掃描結(jié)果（圖8）和XRD 結(jié)果（圖9），可認(rèn)為摻雜CeO2在熱等離子體作用已完全固溶進(jìn)ZrO2晶格中。

圖9 CYSZ 粉末、CYSZ 涂層以及YSZ 涂層X(jué)RD 圖譜Fig. 9 XRD patterns of CYSZ powder, CYSZ coating and YSZ coating

圖10 Ce 元素高分辨掃描譜 （a）CYSZ 涂層；（b）CeO2 和Ce2O3[23]Fig. 10 High resolution spectra of cerium (a) CYSZ coating; (b) CeO2 and Ce2O3[23]

2.3 CYSZ 涂層結(jié)合強(qiáng)度和抗熱震性能

經(jīng)測(cè)試，所制備CYSZ 涂層平均結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到35 MPa。圖11 為CYSZ 涂層拉伸斷口形貌。由圖11（a）看出，斷口兩面均有CYSZ 涂層，表明斷裂位于CYSZ 層內(nèi)部。而從斷后涂層截面形貌（圖11（b））來(lái)看，斷裂后涂層厚度約120 μm，反映主斷裂區(qū)位于柱狀晶內(nèi)部并且靠近涂層表面。另外，還可觀察到柱狀層與近致密層界面處產(chǎn)生較寬橫向裂紋，而CYSZ 層與黏結(jié)層界面也形成了一定的分離裂紋。從這一表現(xiàn)不難判斷出，CYSZ 層與黏結(jié)層界面結(jié)合最強(qiáng)，柱狀層與近致密層界面結(jié)合次之，柱狀層內(nèi)聚結(jié)合最弱。因此，未來(lái)若要進(jìn)一步改善CYSZ 涂層結(jié)合力，則需要首先提高柱狀層內(nèi)聚力。

圖11 CYSZ 涂層拉伸斷口 （a）宏觀形貌；（b）拉伸試樣截面形貌Fig. 11 Tensile fracture of CYSZ coating (a) macroscopic morphology; (b) cross-sectional view of tensile sample

圖12 是經(jīng)1100 ℃水冷熱沖擊后涂層表面形貌。在經(jīng)歷25 次熱沖擊后，涂層整體完好。50 次熱沖擊后涂層仍能保持完整，但在邊緣出現(xiàn)點(diǎn)蝕痕跡。到100 次后，涂層邊緣開始出現(xiàn)零星剝落，但整體仍能保持完整，體現(xiàn)出涂層較為優(yōu)異的抗熱震性能。圖13 是涂層熱震后截面和表面微觀形貌。由圖13 可觀察到，CYSZ 層內(nèi)部以及與黏結(jié)層界面處未發(fā)現(xiàn)有橫向裂紋，CYSZ 層有少量柱狀晶發(fā)生斷裂脫落形成點(diǎn)蝕坑，這是柱狀結(jié)構(gòu)涂層典型熱震失效形式，有助于避免涂層大面積剝落失效。

圖12 1100 ℃水冷熱沖擊后CYSZ 涂層外觀 （a） 噴涂態(tài)；（b）25 次；（c）50 次；（d）100 次Fig. 12 Appearance of CYSZ coating after water quenching at 1100 °C (a) as-sprayed; (b) 25 cycles; (c) 50 cycles; (d) 100 cycles

圖13 1100 ℃水冷熱沖擊后CYSZ 涂層微觀形貌 （a）截面；（b）表面Fig. 13 Microscopic morphology of CYSZ coating after water quenching at 1100 °C (a) cross-sectional; (b) surface

3 結(jié)論

（1）CMC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí)有助于獲得粒度分布較均勻、球形度高、不規(guī)則顆粒含量少、適宜粒徑顆粒占比較高的團(tuán)聚粉末。

（2）以2.0%CMC 粉末為噴涂原材料，利用PSPVD 成功制備了柱狀結(jié)構(gòu)CYSZ 涂層。分析結(jié)果表明，涂層中CeO2已完全固溶到ZrO2晶格中，形成復(fù)合t 相結(jié)構(gòu)，提高了涂層高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；所制備CYSZ 涂層結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到35 MPa，其拉伸斷裂失效主要位于柱狀晶內(nèi)部。未來(lái)若要進(jìn)一步改善CYSZ 涂層結(jié)合力，需首先提高柱狀晶內(nèi)聚力。涂層在經(jīng)1100 ℃、100 次水冷熱沖擊后仍可保持大體完整，顯示出較高的抗熱沖擊性能。