一种Yb改性防CMAS复合结构热障涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Yb改性防CMAS复合结构热障涂层及其制备方法，防CMAS腐蚀层采用Yb改性的稀土锆酸盐形成致密层状结构，能在高温下与CMAS反应形成致密阻挡层，阻止熔融CMAS向热障涂层内部渗透；第一隔热层采用Yb改性的稀土锆酸盐形成柱状结构，能为热障涂层提供足够的隔热性能和高应变容限，提高热障涂层的热震性能，延长热障涂层的使用寿命；防CMAS腐蚀层和第一隔热层采用相同元素组成的材料，可以缓解两层之间的热不匹配应力，提高两层的结合强度。本发明专利技术提供的上述热障涂层具有热导率低、相稳定、结合强度高、抗烧结能力强的特点，高温服役条件下寿命长，双层陶瓷间结合强度高，陶瓷层与金属粘结层间结合强度高。

【技术实现步骤摘要】
一种Yb改性防CMAS复合结构热障涂层及其制备方法
本专利技术涉及高温陶瓷材料及热障涂层
，尤其涉及一种Yb改性防CMAS复合结构热障涂层及其制备方法。
技术介绍
热障涂层(ThermalBarrierCoatings,TBCs)普遍应用在先进燃气涡轮发动机热端部件上，是由耐高温、低热导、抗腐蚀的陶瓷层和金属层共同构成的热防护层。目前为止，应用最为广泛的陶瓷层的材料是8YSZ(6～8wt.％氧化钇稳定的氧化锆)，熔点为2700℃，热导率为2.6W/(m*K)，热膨胀系数TEC：11*10-6K-1，断裂韧性～3MPa，该材料在温度超过1250℃时，会发生相变，使得热障涂层烧结变脆并脱落，无法在1250℃以上的温度进行服役；除此之外，随着发动机工作温度的提高，火山灰(主要成分是CaO、MgO、Al2O3、和SiO2，简称CMAS)会侵蚀由8YSZ形成的低熔点共晶体并腐蚀破坏热障涂层，使得热障涂层极易剥落，从而使合金基体直接暴露在热流中，给发动机造成致命的伤害。新型涡轮发动机要求燃烧室承受更高的温度来提高燃烧效率。针对1300℃以上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Yb改性防CMAS复合结构热障涂层，其特征在于，包括：在基体表面依次层叠设置的粘结层、第一隔热层和防CMAS腐蚀层；其中，/n所述防CMAS腐蚀层为致密层状结构，材料为Yb改性的稀土锆酸盐，具备萤石结构；/n所述第一隔热层为柱状结构，材料为Yb改性的稀土锆酸盐，具备萤石结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种Yb改性防CMAS复合结构热障涂层，其特征在于，包括：在基体表面依次层叠设置的粘结层、第一隔热层和防CMAS腐蚀层；其中，
所述防CMAS腐蚀层为致密层状结构，材料为Yb改性的稀土锆酸盐，具备萤石结构；
所述第一隔热层为柱状结构，材料为Yb改性的稀土锆酸盐，具备萤石结构。


2.如权利要求1所述的Yb改性防CMAS复合结构热障涂层，其特征在于，所述防CMAS腐蚀层的材料为(Ln11-x1Ybx1)2Zr2O7，其中，0.2≤x1≤0.5，Ln1为La、Ce、Nd、Sm、Gd中的任何一种；
所述第一隔热层的材料为(Ln11-x2Ybx2)2Zr2O7，其中，0<x2≤0.5，Ln1为La、Ce、Nd、Sm、Gd中的任何一种；其中，x1>x2。


3.如权利要求2所述的Yb改性防CMAS复合结构热障涂层，其特征在于，x1＝0.4，x2＝0.2。


4.如权利要求1所述的Yb改性防CMAS复合结构热障涂层，其特征在于，所述防CMAS腐蚀层的孔隙率为2％～10％，厚度为1μm～30μm，占热障涂层总厚度的2％～10％。


5.如权利要求1所述的Yb改性防CMAS复合结构热障涂层，其特征在于，所述第一隔热层材料的热导率低于2.0W/(m*K)。


6.如权利要求1～5任一项所述的Yb改性防CMAS复合结构热障涂层，其特征在于，还包括：位于所述粘结层与所述第一隔热层之间的至少一层第二隔热层；
所述第二隔热层为柱状结构，材料为YSZ。

【专利技术属性】
技术研发人员：郭洪波，李珊，何雯婷，宫声凯，徐惠彬，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11