一种多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种环境屏障涂层，具体涉及一种多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层及其制备方法，以解决现有技术中存在的涂层材料与基体材料热匹配差、抗热震性能差，在高温条件下易发生开裂、剥落的问题。该涂层底层为硅层，中间层为莫来石层，顶层为稀土硅酸盐复合层，稀土硅酸盐复合层的层数为3‑10层，稀土硅酸盐复合层中的稀土硅酸盐包括稀土单硅酸盐和稀土双硅酸盐，自与莫来石层相邻的起始层至远离莫来石层方向，稀土双硅酸盐含量逐层线性递增，且相邻两层增幅不超过稀土硅酸盐总含量的20％，稀土单硅酸盐含量相应逐层线性递减，底层厚度为10‑150μm，中间层厚度为10‑300μm，顶层厚度为10‑300μm，涂层总厚度≥100μm。采用对基体进等离子喷涂的方法可制得该涂层。

A multilayer rare earth silicate environmental barrier coating and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种环境屏障涂层，具体涉及一种多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层。本专利技术还涉及上述多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层的制备方法。
技术介绍
随着航空发动机向大推力、高效率、低油耗的趋势发展，航空发动机所服役的环境条件将更加苛刻。为了实现航空发动机在高推重比及高效能上的突破，必须提高发动机中燃气的温度，而燃气温度的提高势必造成高压涡轮热端部件表面温度的提高。由于高推重比航空发动机高压涡轮热端部件表面温度通常在1400℃以上，大大超过了现有镍基高温合金所能承受的温度范围，要满足先进航空发动机对材料的要求，就必须研制出能够取代镍基高温合金在更高温度下使用的新型高温结构材料。硅基非氧化物陶瓷SiC、Si3N4被认为是最有希望取代镍基高温合金的高温结构材料。但是在发动机工作环境中，由于高温、高压、水蒸气、氧、高速燃气冲刷等因素，硅基非氧化物陶瓷表面稳定性急剧恶化，产生极为严重的腐蚀问题。这成为目前制约硅基结构陶瓷在航空发动机热端部件中使用的主要因素。因此，如何提高硅基非氧化物陶瓷在发动机工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层，其特征在于：/n包括底层、中间层和顶层；/n所述底层为硅层，中间层为莫来石层，顶层为稀土硅酸盐复合层；/n所述稀土硅酸盐复合层的层数为3-10层；/n所述稀土硅酸盐复合层中的稀土硅酸盐包括稀土单硅酸盐和稀土双硅酸盐；/n所述稀土硅酸盐复合层中，自与莫来石层相邻的起始层至远离莫来石层方向，稀土双硅酸盐含量逐层线性递增，且相邻两层增幅不超过稀土硅酸盐总含量的20％；稀土单硅酸盐含量相应逐层线性递减；/n所述底层厚度为10-150μm，中间层厚度为10-300μm，顶层厚度为10-300μm，涂层总厚度≥100μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层，其特征在于：
包括底层、中间层和顶层；
所述底层为硅层，中间层为莫来石层，顶层为稀土硅酸盐复合层；
所述稀土硅酸盐复合层的层数为3-10层；
所述稀土硅酸盐复合层中的稀土硅酸盐包括稀土单硅酸盐和稀土双硅酸盐；
所述稀土硅酸盐复合层中，自与莫来石层相邻的起始层至远离莫来石层方向，稀土双硅酸盐含量逐层线性递增，且相邻两层增幅不超过稀土硅酸盐总含量的20％；稀土单硅酸盐含量相应逐层线性递减；
所述底层厚度为10-150μm，中间层厚度为10-300μm，顶层厚度为10-300μm，涂层总厚度≥100μm。


2.根据权利要求1所述的一种多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层，其特征在于：
所述稀土硅酸盐的稀土元素为Y、Yb、Er、Gd、Dy、La或Sm。


3.根据权利要求1所述的一种多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层，其特征在于：
所述稀土硅酸盐复合层的层数为4-6层。


4.根据权利要求1所述的一种多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层，其特征在于：
所述底层厚度为10-90μm，中间层厚度为30-170μm，顶层厚度为30-170μm，涂层总厚度为200-500μm。


5.根据权利要求1-4任一所述的一种多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层，其特征在于：
所述多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层的基体为SiC基体或C/SiC复合材料基体或SiC/SiC复合材料基体。


6.一种多层结构稀土硅酸盐环境屏障涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备硅层
采用等离子喷涂方法，将粉末粒度为100至600目的硅粉喷涂到基体材料上；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晰，李建章，王鹏，张海昇，马文科，成来飞，
申请(专利权)人：西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61