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随着舰船燃气轮机的发展,透平叶片的耐高温极限成为燃气轮机输出功率增加和工作效率提升的首要制约因素。热障涂层的应用能大幅度降低叶片高温合金部件的表面温度,在舰船燃气轮机透平叶片热防护方面发挥着重要作用。在海洋环境中服役的热障涂层应具备良好的隔热性能、相稳定性、抗高温氧化性和抗盐雾腐蚀性。为了提高热障涂层的工作性能,在传统YSZ涂层材料中掺杂稀土氧化物Sc2O3,构造多元固溶体材料体系,研究温度、掺杂浓度、纳米孔尺寸和数量等因素对YSZ和ScYSZ热障涂层热导率和氧扩散速率等性能的影响,分析盐雾腐蚀对多孔涂层隔热性能衰退规律的影响。本文基于分子动力学模拟方法,构造了YSZ和ScYSZ的晶体结构模型,研究了不同温度、掺杂浓度和纳米孔的影响下YSZ和ScYSZ两种热障涂层材料的热导率和氧离子扩散速率。研究结果表明:高温条件下温度对热导率影响较小,但氧离子的扩散速率随温度升高会急剧增加,高温条件下ScYSZ的氧离子扩散速率远低于YSZ,抗高温氧化性更好;Sc2O3掺杂可以降低YSZ涂层的导热系数和氧扩散速率,Sc2O3和Y2O3的掺杂比对ScYSZ热导率的影响较小,但Sc2O3和Y2O3的掺杂比为1:1时抗高温氧化性更好;纳米孔能使涂层材料热导率和氧扩散速率降低,相同孔隙率下小孔尺寸的纳米孔更有利于增强涂层的隔热性能和抗高温氧化性。本文基于QSGS四参数随机构造法,通过分析涂层在盐雾腐蚀过程中的结构和成分变化,构造了多孔涂层在高温盐雾腐蚀各阶段的二维结构模型,并基于格子玻尔兹曼方法,研究了高温盐雾腐蚀对孔隙率10%的YSZ和ScYSZ多孔热障涂层隔热性能衰退规律的影响,研究结果表明:腐蚀发生前ScYSZ多孔涂层的等效导热系数比YSZ低47.1%;YSZ多孔涂层的隔热性能在腐蚀反应发生后迅速衰减,而ScYSZ多孔涂层在海洋高温盐雾环境下服役则能长期保持良好的隔热性能。