一种3D打印构筑仿生结构优化热障涂层稳定性的方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印构筑仿生结构优化热障涂层稳定性的方法。本发明专利技术的方法，包括如下步骤：S1：通过对高温合金基体进行丙酮溶液浸洗、超声清洗和喷砂预处理；S2：采用同轴送粉激光3D打印技术，在高温合金基体层构筑仿树根结构；S3：通过等离子喷涂方法在仿树根结构界面和高温合金基体层沉积YSZ陶瓷层。本发明专利技术通过3D打印技术构筑多级分叉仿树根结构可增加陶瓷层与高温合金基体层的接触面积，增大的分叉型端头实现对陶瓷层的“锁扣”效应。同时三维分叉仿树根结构可有效阻止界面及近界面裂纹的合并或促使界面及近界面裂纹发生偏转，增加界面结合强度。因此，热障涂层可获得增强的界面稳定性和寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印构筑仿生结构优化热障涂层稳定性的方法
本专利技术涉及热障涂层
，尤其涉及一种3D打印构筑仿生结构优化热障涂层稳定性的方法。
技术介绍
高效热障涂层的应用是进一步提升航空发动机或燃气轮机工作极限的最切实可行的方法。目前广泛应用的热障涂层主要由低热导钇稳定氧化锆(YSZ)、热生长氧化层和金属粘结层组成。热障涂层可通过低热导的陶瓷层将金属基体与热气流隔离开来，使航空发动机或燃气轮机的高温部件如叶片、燃烧室等能够在更高的燃气温度下稳定服役，从而提升发动机的工作效率和服役寿命。然而，在高温服役过程中，热障涂层容易在陶瓷层与粘结层界面或者近该界面的陶瓷层中发生裂纹的萌生、扩展和合并最终导致热障涂层剥落失效。这会使金属基体直接暴露在高温燃气中，引起发动机失效等严重后果。因此，提高热障涂层界面及近界面稳定性是延长其服役寿命亟需解决的核心问题，也是航空发动机和地面燃气轮机发展亟需解决的关键问题之一。为提高大气等离子喷涂热障涂层体系的界面稳定性，目前常用的方法有：(1)对粘结层表面进行喷砂处理，增加粘结层表面的粗糙度，以促进与陶瓷层间的机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印构筑仿生结构优化热障涂层稳定性的方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1：通过对高温合金基体层进行丙酮溶液浸洗、超声清洗和喷砂预处理；/nS2：采用同轴送粉激光3D打印技术，在高温合金基体层构筑仿树根结构；/nS3：通过等离子喷涂方法在仿树根结构界面和高温合金基体层沉积YSZ陶瓷层。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印构筑仿生结构优化热障涂层稳定性的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：通过对高温合金基体层进行丙酮溶液浸洗、超声清洗和喷砂预处理；
S2：采用同轴送粉激光3D打印技术，在高温合金基体层构筑仿树根结构；
S3：通过等离子喷涂方法在仿树根结构界面和高温合金基体层沉积YSZ陶瓷层。


2.如权利要求1所述的一种3D打印构筑仿生结构优化热障涂层稳定性的方法，其特征在于：步骤S2中的所述的仿树根结构为多级分叉仿树根结构，每个分叉仿树根结构的间距S为1～20mm，高度H为50～500μm，分叉角θ为10～90°，分形长度L1为50～500μm，厚度T为100～500μm，长度L2为50～500μm，分叉级数为1～3级。


3.如权利要求2所述的一种3D打印构筑仿生结构优化热障涂层稳定性的方法，其特征在于：所述仿树根结构的材料为NiCoCrAlY或NiCrAlY。


4.如权利要求1所述的一种3D打印构筑仿生结构优化热障涂层稳定性的方法，其特征在于：步骤S2中的3D打印技术采用纤维激光器，激光额定功率为500～1000W，激光束光斑直径为50～200μm，激光功率为80～120W，送粉量为2～8g/min，扫描速率为5～15mm/s，用氩气保护熔池，流量为3～6L/min。


5.一种3D打印构筑仿生结构优化热障涂层稳定性的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：通过对高温合金基体进行丙酮溶液浸洗、超声清洗和喷砂预处理；
S2：通过等离子喷涂或者超音速火焰喷涂方法在预处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗丽荣，罗学维，段帅帅，靳洪允，侯书恩，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42