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ZrO2由其优异的物理化学性质,如高硬度、低热容及热导率、高的热膨胀系数、高熔点、稳定的化学性质和较好的抗腐蚀性能等,被视为优异的热障涂层材料之一。其中,纳米ZrO2粉末表现出更为优异的性质。本文通过溶胶-凝胶法制备纳米ZrO2粉末,研究其工艺参数、不同稀土元素掺杂（La,Ce,Gd,Yb,Y）、掺杂量和多元掺杂对粉末相稳定性和形貌等影响;选取Yb-YSZ、Gd-YSZ和YSZ粉末经等离子喷涂制备成热障涂层,在1200℃条件下讨论其高温氧化性能及腐蚀性能。主要研究结果如下:（1）以氧氯化锆作为前驱体,采用溶胶-凝胶制备方法,以无水乙醇和水的混合溶液作为溶剂,添加甲酰胺为干燥化学控制添加剂,冰乙酸为螯合剂,采用110℃常压干燥成制得纳米氧化锆ZrO2粉末。通过研究工艺参数对氧化锆相组成的影响,优化了工艺参数:锆离子浓度为0.025mol/L,甲酰胺与Zr4+之比1:1,醇水比为1:3,凝胶温度为80℃。（2）选取部分稀土元素La、Ce、Gd、Yb和Y的氧化物作为掺杂剂,掺杂量为12%（wt.）,通过研究加入不同掺杂剂制备的氧化锆粉末的相组成发现选取的稀土元素均能将四方相氧化锆（t-ZrO2）稳定在室温。经1300℃下热处理2h后,样品12La、12Yb、12Ce、12Gd和12Y中,四方相的含量（体积分数）分别为5.88%、10.86%、52.22%、74.30%和100%。确定氧化钇稳定氧化锆（1YSZ）粉末的高温相稳定性最佳,能够在1200℃条件下稳定存在。（3）氧化钇的掺杂能够抑制四方相向单斜相的转变,提高氧化锆的热稳定性。在掺杂量低于12%（wt.）时,氧化钇的掺杂量越高,氧化锆的高温相稳定性越好。其中,12YSZ能在1200℃不发生相变。（4）通过对稀土元素（La、Ce、Gd、Yb）协同氧化钇稳定氧化锆（RE-YSZ）粉末研究发现,不同种类的稀土元素稳定YSZ对其四方相的高温稳定性有一定的影响。离子半径与Zr4+相近的稀土元素掺杂YSZ粉末具有更高的四方相高温稳定性。本文成功制备了氧化镧、氧化铈、氧化钆、氧化镱掺杂氧化钇稳定氧化锆粉末并对其相稳定性、晶体生长行为、微观组织形貌和热导率进行了分析。其中,Yb-YSZ粉末能在1300℃下稳定存在,高温相稳定性明显优于所选取的其他稀土元素稳定的YSZ粉末。（5）Yb-YSZ热障涂层的高温抗氧化性能最佳,经1200℃热处理后相组成未发生变化。Yb-YSZ、Gd-YSZ和YSZ热障涂层的高温抗腐蚀性能均表现优异,经1200℃热处理50h后未发现腐蚀产物。