一种具有梯度结构的YSZ-稀土锆酸盐热障涂层及制备方法技术

本发明专利技术提出一种具有梯度结构的热障涂层及其制备方法。所述涂层材料包括粘结层、8YSZ‑稀土锆酸盐梯度层和表面层。8YSZ‑稀土锆酸盐材料具有较低的热导率、抗高温烧结性能和优异的抗热冲击性，还能阻挡服役时氧元素进入粘结层，缓解粘结层氧化形成TGO，梯度结构的优化设计能降低材料的热不匹配应力，提髙了整个材料构件的热稳定性；表面层为抗CMAS腐蚀层，能缓解现有YSZ涂层遭受CMAS腐蚀的问题，采用的Pd或者氧化物陶瓷层，高温下熔融CMAS在表面层不润湿，并且滚动角小，CMAS很难在涂层表面附着，从而避免了CMAS腐蚀的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种具有梯度结构的YSZ-稀土锆酸盐热障涂层及制备方法
本专利技术涉及一种具有梯度结构的YSZ-稀土锆酸盐热障涂层及制备方法。
技术介绍
随着航空发动机向高推重比发展，发动机的进口温度不断提高，达到1700℃。叶片等高温部件的工作温度也达到1200℃左右，远远高于先进镍基高温合金可承受的工作温度（1000℃）。因此，采用热障涂层技术是大幅度提高航空发动机工作温度的唯一切实可行的方法。目前应用最广的热障涂层材料为氧化钇部分稳定氧化锆，作为热障涂层材料，8YSZ具有许多不可比拟的优势，但8YSZ在1200℃左右会发生相变，产生相转变应力，并伴有晶粒长大、微气孔收缩、烧结等现象，导致涂层在冷却过程中出现裂纹、剥落，易使涂层失效。另外，由于热障涂层服役环境复杂，金属粘结层与透过陶瓷层的氧反应生成热生长氧化物，成为热障涂层失效的一个重要原因。除此之外，外部腐蚀介质（如CMAS）与陶瓷层反应也是导致热障涂层过早剥落失效的重要原因。因此，开发比8YSZ服役温度更高、寿命更长并且具有阻氧，抗CMAS腐蚀的热障涂层已成为该领域的研究热点。烧绿石结构的La2Zr2O7、Nd2Zr2O7、Gd2Zr2O7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有梯度结构的YSZ‑稀土锆酸盐热障涂层，其特征在于，所述涂层从下至上依次设置有基底、粘结层、8YSZ‑稀土锆酸盐梯度涂层，抗CMAS腐蚀层；所述8YSZ‑稀土锆酸盐梯度涂层，共为6层，自下而上依次为100wt%的8YSZ，80wt%的8YSZ+20wt% Re2Zr2O7，60wt% 8YSZ+40wt%Re2Zr2O7，40wt%8YSZ+60wt% Re2Zr2O7，20wt%8YSZ+80wt% Re2Zr2O7，100wt% Re2Zr2O7，所述Re2Zr2O7 为La2Zr2O7、Nd2Zr2O7或Gd2Zr2O7。

【技术特征摘要】
1.一种具有梯度结构的YSZ-稀土锆酸盐热障涂层，其特征在于，所述涂层从下至上依次设置有基底、粘结层、8YSZ-稀土锆酸盐梯度涂层，抗CMAS腐蚀层；所述8YSZ-稀土锆酸盐梯度涂层，共为6层，自下而上依次为100wt%的8YSZ，80wt%的8YSZ+20wt%Re2Zr2O7，60wt%8YSZ+40wt%Re2Zr2O7，40wt%8YSZ+60wt%Re2Zr2O7，20wt%8YSZ+80wt%Re2Zr2O7，100wt%Re2Zr2O7，所述Re2Zr2O7为La2Zr2O7、Nd2Zr2O7或Gd2Zr2O7。2.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的YSZ-稀土锆酸盐热障涂层，其特征在于，所述粘接层的材料为MCrAlX合金，其中M=Ni、Co或NiCo，X=Y或Hf，其主要成分及质量百分配比为：M10%-30%、Cr15%-25%、Al5%-10%、X1%-2%，其余为Ni。3.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的YSZ-稀土锆酸盐热障涂层，其特征在于，所述抗CMAS腐蚀层的材料为SiO2、Al2O3、MoSi2或Pd。4.根据权利要求1-3任一所述的一种具有梯度结构的YSZ-稀土锆酸盐热障涂层，其特征在于，所述的热障涂层中粘结层的厚度为100～200μm，每层8YSZ-稀土锆酸盐梯度涂层厚度为50~70μm，抗CMAS腐蚀层的厚度为10～30μm。5.一种制备如权利要求4所述的热障涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）基体表面处理：将高温合金基体放入NaOH溶液中浸泡以进行除油处理，用乙醇进行超声清洗，干燥，再对处理后的高温合金基体表面进行喷砂粗化；（2）喂料混合球磨：采用粉末粒径分别为45-75μm、38-58μm的等离子致密化球形8YSZ粉末和烧结破碎稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，虞志轩，何柯，谈耀宏，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35