玻璃陶瓷复合热障涂层设计模型及涂层制备方法技术
Glass ceramic composite thermal barrier coating design model and coating preparation method
The invention provides a design model of a glass ceramic composite thermal barrier coating, the coating is composed of single or multiple layers, each layer of coating in silicate glass ceramics as the main body, and the inside of the body is dispersed to improve coating material toughness and thermal expansion coefficient of metal, used to improve the strength of coating materials and ceramics for arbitrary regulation nucleation and crystallization of glass ceramic oxide in one or more than two. The invention also provides a method for preparing a glass ceramic composite thermal barrier coating by using the model. The thermal conductivity of glass ceramic composite coatings prepared by the invention is designed and the rate of 1.3W/mK ~ 1.6W/mK, the thermal expansion coefficient can be controlled by adding different components and content control, has good chemical stability and high temperature, good oxidation resistance and corrosion resistance, and high temperature self healing coating the preparation process is simple and low cost.
【技术实现步骤摘要】
玻璃陶瓷复合热障涂层设计模型及涂层制备方法
本专利技术属于热障涂层材料
，具体涉及一种玻璃陶瓷复合热障涂层设计模型及涂层制备方法。
技术介绍
随着燃气轮机向高流量比、高推重比、高进口温度的方向发展，燃烧室中的燃气温度和压力不断提高，为适应这一恶劣环境，发展了热障涂层以降低热端部件的工作温度。热障涂层可以全面提高涡轮发动机的性能。目前主流的热障涂层材料为Y2O3部分稳定的ZrO2(YSZ)和稀土告锆酸盐(REZ)，其中以(7±1)wt％Y2O3部分稳定的ZrO2应用尤为广泛。但随着随着燃气轮机服役寿命，燃料利用效率以及保护环境的要求越来越高，YSZ热障涂层材料已经不能满足燃气轮机的高温防护需求，因此，研究先进的热障涂层材料并发展相应的制备方法对于提高燃机的性能至关重要。在众多备选热障涂层材料中，硅酸盐玻璃陶瓷材料因其为非晶，具有很低的热导率；其自身由氧化物组成，具有良好的化学、高温稳定性和良好的抗氧化和抗腐蚀性能；其热膨胀系数可调；高温下能自愈合；能与基体形成良好的界面结合；涂层制备工艺简单、成本较低。鉴于以上优点，玻璃陶瓷基复合材料被视为一种非常有潜力的热障...
【技术保护点】
玻璃陶瓷复合热障涂层的设计模型，其特征在于，该涂层为单层或复层结构，每层涂层均以硅酸盐玻璃陶瓷(1)为主体，并在主体内分散有用于提高涂层材料韧性和热膨胀系数的金属(2)、用于提高涂层材料强度的陶瓷(3)和用于调控玻璃陶瓷形核析晶的氧化物(4)中的任意一种或两种以上，每层涂层材料中硅酸盐玻璃陶瓷(1)的质量百分含量均不小于60％。
【技术特征摘要】
1.玻璃陶瓷复合热障涂层的设计模型，其特征在于，该涂层为单层或复层结构，每层涂层均以硅酸盐玻璃陶瓷(1)为主体，并在主体内分散有用于提高涂层材料韧性和热膨胀系数的金属(2)、用于提高涂层材料强度的陶瓷(3)和用于调控玻璃陶瓷形核析晶的氧化物(4)中的任意一种或两种以上，每层涂层材料中硅酸盐玻璃陶瓷(1)的质量百分含量均不小于60％。2.根据权利要求1所述的玻璃陶瓷复合热障涂层的设计模型，其特征在于，所述陶瓷(3)包括YSZ或/和刚玉，所述氧化物(4)包括YSZ，所述金属(2)包括Ni3Al或/和Ni。3.根据权利要求1或2所述的玻璃陶瓷复合热障涂层的设计模型，其特征在于，所述硅酸盐玻璃陶瓷(1)的软化温度不低于1000℃。4.利用如权利要求1或2所设计的模型制备具有单层结构的玻璃陶瓷复合热障涂层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、对基体依次进行打磨、喷砂和脱脂处理；所述喷砂所采用的砂粒为刚玉砂或氧化锆砂，所述喷砂的压力为0.2MPa～0.4MPa；步骤二、按涂层模型中各组分的设计成分称取原料粉末，然后将分散剂与所称取的原料粉末一起置于球磨机中球磨混合均匀，得到复合料浆；所述分散剂为无水乙醇，所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的10～30倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；步骤三、将步骤二中所述复合料浆预置于步骤一中脱脂处理后的基体表面，烘干后在基体表面得到预置层，然后将具有预置层的基体置于马弗炉中，先在升温速率为10℃/min～30℃/min的条件下升温至200℃～500℃保温30min～240min，然后在升温速率为5℃/min～15℃/min的条件下升温至1000℃～1200℃保温15min～60min，随后出炉空冷，最终在基体的表面得到厚度为120μm～1000μm且具有单层结构的玻璃陶瓷基复合热障涂层。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤二中所述原料粉末的粒径小于20μm。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤二中所述球磨机的转速为280r/min～340r/min，球磨混合的时间为30min～180min。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤三中采用浸涂或气动喷涂的方式将复合料浆预置于基体表面；所述气动喷涂的喷涂气压为0.2MPa～0.4MPa，喷涂距离为10cm～40cm。8.一种利用如权利要求1或2所设计的模型制备具有复层结构的玻璃陶瓷复合热障涂层的方法，其特征在于，该涂层包括底釉层和设置于底...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪欣，李争显，杜继红，彭易发，严鹏，朱圣龙，王福会，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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