The invention discloses a sintering-resistant long-life double-layer gradient columnar thermal barrier coating and its preparation method, including toughening layer and thermal insulation layer; the thermal insulation layer is separated by longitudinal cracks and consists of N sub-layers stacked together, each sub-layer has the same thickness as its thermal conductivity, and the thermal conductivity of the sub-layer decreases equally from the first sub-layer near the bonding layer to the equal N sub-layer; The powder of barrier coating material and the powder of the third thermal barrier coating material are deposited alternately, and the toughening layer accounts for 10%-50% of the total thickness of the double-layer thermal barrier coating. The double-layer gradient columnar thermal barrier coating can realize the purpose of sintering resistance of ceramic coating under high temperature environment, and the fracture toughness of the coating is strengthened by the design of toughening layer, and the driving force of the coating is reduced by the design of columnar structure, thus realizing the long service life of the thermal barrier coating.
【技术实现步骤摘要】
抗烧结长寿命双层梯度柱状结构热障涂层及其制备方法
本专利技术属于涂层
，特别涉及抗烧结长寿命双层梯度柱状结构热障涂层及其制备方法。
技术介绍
热障涂层(Thermalbarriercoatings,TBC)的主要功能是为航空发动机和燃气轮机的高温热端金属构件提供隔热防护，以使合金基体在远超其承温极限的温度可以长时间稳定服役。因此，TBC最重要的评价指标就是其隔热温度和服役寿命。通常，厚度300～500μm的初始制备态TBC可隔热50～300℃。然而，在长时间高温热暴露下，TBC的隔热温度会显著降低。同时，涂层也易发生开裂剥落等。因此，如何使TBC在高温下保持隔热功能并实现长寿命服役是未来TBC发展亟待解决的难题之一。TBC的隔热功能一方面归功于其自身较低的材料热导率；另一方面，采用喷涂方法制备的TBC内部含有大量的微米和亚微米级孔隙，同样起到了良好的隔热作用。然而，高温服役后的TBC的隔热功能会显著下降，这主要是由于烧结引发涂层内部隔热孔隙的愈合消失。另一方面，烧结亦引发涂层显著刚化，使得涂层的应变容限大幅度降低，从而极易发生开裂剥离，影响涂层的服役寿命。从...
【技术保护点】
1.一种抗烧结长寿命双层梯度柱状结构热障涂层，其特征在于，包括自下至上依次设置在金属粘结层(2)上的增韧层(3)和隔热层(4)；所述增韧层(3)包括若干层第一片层单元(6)；所述隔热层(4)包括N个亚层，N个亚层包括自下至上依次设置的第一亚层至第N亚层，N为2～20内的自然数，所述隔热层(4)被纵向缝隙(5)分割为柱状；不同亚层的厚度与其热导率的比值相等，且自第一亚层(41)至第N亚层的热导率等差递减；每个所述亚层包括交替设置第一涂层和第三片层单元(8)，且所述亚层的底层为第一涂层，亚层中，非底层的第一涂层覆盖其下方的第一涂层和第三片层单元(8)；所述第一涂层包括若干层第二...
【技术特征摘要】
1.一种抗烧结长寿命双层梯度柱状结构热障涂层，其特征在于，包括自下至上依次设置在金属粘结层(2)上的增韧层(3)和隔热层(4)；所述增韧层(3)包括若干层第一片层单元(6)；所述隔热层(4)包括N个亚层，N个亚层包括自下至上依次设置的第一亚层至第N亚层，N为2～20内的自然数，所述隔热层(4)被纵向缝隙(5)分割为柱状；不同亚层的厚度与其热导率的比值相等，且自第一亚层(41)至第N亚层的热导率等差递减；每个所述亚层包括交替设置第一涂层和第三片层单元(8)，且所述亚层的底层为第一涂层，亚层中，非底层的第一涂层覆盖其下方的第一涂层和第三片层单元(8)；所述第一涂层包括若干层第二片层单元(7)；所述第一片层单元(6)和第二片层单元(7)的片层致密度均大于90％；所述第三片层单元(8)的片层致密度小于60％；所述增韧层(3)的厚度占增韧层(3)和隔热层(4)总厚度的10％～50％。2.根据权利要求1所述的一种抗烧结长寿命双层梯度柱状结构热障涂层，其特征在于，所述纵向缝隙(5)沿垂直于热流方向的宽度为隔热层(4)厚度的0.1％～3％，沿热流方向的深度为隔热层(4)厚度的10％～100％。3.根据权利要求1所述的一种抗烧结长寿命双层梯度柱状结构热障涂层，其特征在于，沿热流方向相邻的第三片层单元(8)之间有M层第二片层单元(7)，M为10-100内的自然数；所有所述第三片层单元(8)的体积为所有第二片层单元(7)和所有第三片层单元(8)总体积的10％～50％。4.根据权利要求1所述的一种抗烧结长寿命双层梯度柱状结构热障涂层，其特征在于，所述增韧层(3)内，第一片层单元(6)的层间的结合率不低于50％；所述隔热层(4)内所有亚层内的第二片层单元(7)的层间结合率小于或等于50％。5.根据权利要求1所述的一种抗烧结长寿命双层梯度柱状结构热障涂层，其特征在于，所述第一亚层(41)至第N亚层的热导率的递减公差为0.1W/m·K～0.5W/m·K。6.根据权利要求1所述的一种抗烧结长寿命双层梯度柱状结构热障涂层，其特征在于，所述增韧层(3)中，相邻两层第...
【专利技术属性】
技术研发人员：李广荣，王丽爽，杨冠军，刘梅军，刘宏，李成新，李长久，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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