一种抗CMAS侵蚀的热障涂层及制备方法技术

本发明专利技术涉及热障涂层表面腐蚀与防护技术领域，具体为一种抗CMAS侵蚀的热障涂层及制备方法。本发明专利技术的技术方案是通过预制的CMAS悬浮液均匀涂敷在热障涂层表面，然后在高温炉下烧结一段时间，在表面形成致密的磷灰石相阻挡层。该层具有高熔点、致密度高、相稳定性好，结合力强的特点，不仅可以填补陶瓷层表面的喷涂过程中不可避免地孔洞与裂纹，还可以封堵陶瓷层内部CMAS扩散通道，有效提高热障涂层的抗CMAS侵蚀能力。

【技术实现步骤摘要】
一种抗CMAS侵蚀的热障涂层及制备方法
本专利技术涉及热障涂层表面腐蚀与防护
，具体为一种抗CMAS侵蚀的热障涂层及制备方法。
技术介绍
涡轮发动机是飞机等航空设备的核心部件，随着其推重比的不断提高，其工作温度最高可达1650℃，而常见的单晶高温合金叶片，其最高承受温度仅为1150℃。通常采用热障涂层TBCs(ThermalBarrierCoating)技术和空气冷却技术降低叶片表面温度，以确保发动机在高于叶片合金熔点的温度下长期运行。但是，随着服役环境的日益恶劣，一种主要成分为CaO、MgO、Al2O3和SiO2(CMAS)硅酸盐腐蚀物不可避免地会沉积在涡轮发动机叶片表面，一方面会堵塞叶片表面气膜冷却孔，导致冷却失效，改变叶片表面温度场以及应力场的分布；另一方面，在高温下熔融的CMAS会与热障涂层的陶瓷层材料反应，并渗入到涂层内部，加快涂层烧结速率，引起相变失稳和体积变化，进而产生极大地内应力，导致涂层开裂，甚至剥落，从而引起热障涂层防护失效，最终使发动机使用寿命急剧减小。此外，CMAS的沉积会引起叶片的增重，导致发动机功耗上升。...

【技术保护点】
1.一种抗CMAS侵蚀的热障涂层，其特征在于，所述的热障涂层从下至上由粘结层，陶瓷层以及磷灰石相阻挡层组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗CMAS侵蚀的热障涂层，其特征在于，所述的热障涂层从下至上由粘结层，陶瓷层以及磷灰石相阻挡层组成。


2.如权利要求1所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层，其特征在于，所述粘结层为CoCrAlYTaSi材料；所述陶瓷层为稀土锆酸盐类材料，其化学式为RE2Zr2O7，RE为Yb、La、Ce、Gd其中任意1～2种不同元素，且RE元素占总元素的摩尔比小于20％；粘结层的厚度为50～150μm，陶瓷层的厚度为100～300μm，磷灰石相阻挡层的厚度为5～10μm。


3.如权利要求1所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层的制备方法，其特征在于，
步骤一：对待加工的高温合金试样表面进行研磨、抛光及喷砂处理；
步骤二：采用等离子喷涂工艺在试样表面制备CoCrAlYTaSi粘结层，并通过喷涂工艺参数优化，控制该粘结层的厚度在50～150μm；
步骤三：对喷涂过粘结层的试样进行真空热处理及表面喷砂处理；
步骤四：采用等离子喷涂的方法在步骤三处理后的试样表面喷涂陶瓷层稀土锆酸盐类材料，并通过优化喷涂工艺参数，控制陶瓷层的厚度在100～300μm；
步骤五：对步骤四所制备的陶瓷层表面进行研磨以及抛光处理；
步骤六：称量比例为22％CaO、19％MgO、14％Al2O3和45％SiO2的混合粉末，加入无水乙醇，在球磨机内球磨确保其混合均匀，并得到混合浆料；
步骤七：将步骤六所述的混合浆料放在干燥箱内烘干，得到干燥粉末；
步骤八：将步骤七所述的干燥粉末放入高温炉中煅烧，得到块体产物；
步骤九：将步骤八所述的块体产物中加入无水乙醇，在球磨机内球磨得到混合浆料：
步骤十：将步骤九所述的混合浆料放在干燥箱内烘干得到干...

【专利技术属性】
技术研发人员：花银群，帅文文，钱伟，戴峰泽，叶云霞，陈瑞芳，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32