一种小尺寸多联导向叶片双陶瓷层热障涂层的制备方法技术

本发明专利技术是一种小尺寸多联导向叶片双陶瓷层热障涂层的制备方法，该方法是采用电子束物理气相沉积工艺，在镍基高温合金表面制备双陶瓷层的热障涂层，其中：该双陶瓷层的内层为YSZ陶瓷层，采用6～8wt.％Y2O3部分稳定的ZrO2靶材制备，该双陶瓷层的外层为LaZrCeO陶瓷层，采用LaZrCeO靶材制备；该方法通过设计涂层遮挡网遮挡卡具并控制电子束物理气相沉积设备的工件自转角度、工件旋转速率、加热温度、电子枪电流等因素，在小尺寸多联导向叶片上制备新型双陶瓷层热障涂层，该热障涂层相对现有技术厚度均匀性提升了60％左右，而且柱状晶显微结构优异，可提高军用涡轴发动机燃气涡轮叶片材料的工作承载温度和改善叶片材料的抗高温氧化腐蚀性能。蚀性能。蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种小尺寸多联导向叶片双陶瓷层热障涂层的制备方法


[0001]本专利技术是一种小尺寸多联导向叶片双陶瓷层热障涂层的制备方法，属于高温防护涂层制造技术。

技术介绍

[0002]一般而言，航空发动机的涡扇、涡喷等发动机称为大发动机，将其叶片称为大尺寸叶片，而直升机使用的涡轴、涡桨等发动机称为小发动机，将其叶片称为小尺寸叶片。目前，广泛使用的YSZ(6～8wt.％Y2O3部分稳定的ZrO2)热障涂层材料的长期最高使用温度不能超过1200℃，在冷却过程中由于相变产生单斜相而发生体积膨胀，从而导致涂层失效。随着涡扇发动机涡轮进口温度的提高，新一代涡扇发动机热障涂层材料的长期使用温度必须超过1200℃。
[0003]本专利技术正是针对上述现有技术要求而设计提供了一种小尺寸多联导向叶片双陶瓷层热障涂层的制备方法，其目的是提升热障涂层的厚度均匀性和柱状晶显微结构，达到军用涡轴发动机燃气涡轮叶片材料的工作承载温度和抗高温氧化腐蚀性能的要求。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0005]本专利技术技术方案提出的小尺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小尺寸多联导向叶片双陶瓷层热障涂层的制备方法，其特征在于：该方法是采用电子束物理气相沉积工艺，在镍基高温合金表面制备双陶瓷层的热障涂层，其中：该双陶瓷层的内层为YSZ陶瓷层，采用6～8wt.％Y2O3部分稳定的ZrO2靶材制备，该双陶瓷层的外层为LaZrCeO陶瓷层，采用LaZrCeO靶材制备；制备该双陶瓷层的卡具包括上缘板(1)和下缘板(2)，待加工的小尺寸多联导向叶片安装在上缘板(1)和下缘板(2)之间，下缘板(2)的底部连接一个转轴(3)带动卡具旋转，在上缘板(1)和下缘板(2)之间设置有两块涂层遮挡网(4)，分别位于待加工的小尺寸多联导向叶片的进气边、排气边外侧，形成对进气边、排气边处涂层沉积的遮挡作用，以控制该处的涂层厚度，该涂层遮挡网(4)位于进气边处的宽度为20mm，位于排气边处的宽度为15mm，该涂层遮挡网(4)上加工均匀加工有网孔，网孔的孔径为1.5mm～2.0mm，网孔之间的孔间距为1.0mm～1.5mm；制备该双陶瓷层的工艺参数为：转轴(3)水平放置并通过卡具带动待加工的小尺寸多联导向叶片旋转，旋转速率为10r/min～30r/min，加热温度950℃～1050℃，电子枪的电流1.0A～1.4A，沉积时间80min～120min。2.根据权利要求1所述的小尺寸多联导向叶片双陶瓷层热障涂层的制备方法，其特征在于：所述靶材的纯度均大于99％。3.根据权利要求1所述的小尺寸多联导向叶片双陶瓷层热障涂层的制备方法，其特征在于：在电子束物理气相沉积之前，对小尺寸多联导向叶片进行前处理，其过程是采用1000目的砂纸预磨清除叶片表面的残余物；在清洗前采用水吹砂机进行水吹砂处理除去叶片表面的氧化皮，砂粒直径125μm以下，工作压力0.1MPa，水吹砂后，用自来水冲洗、去离子水浸泡、酒精脱水，吹干。4.根据权利要求1所述的小尺寸多联导向叶片双陶瓷层热障涂层的制备方法，其特征在于：在电子束物理气相沉积之前，在镍基高温合金表面制备金属粘结层，其过程是将小尺寸多联导向叶片装入卡具，放入真空电弧度设备并抽真空，真空度需达到1
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‑2Pa，制备NiCoCrAlYHfAl金属粘结层的沉积工艺参数为：电弧电流650A、电弧电压30V，工件偏压为10，工件偏流为10A，沉积时间100min，涂层厚度20μm～30μm。5.根据权利要求1所述的小尺寸多联导向叶片双陶瓷层热障涂层的制备方法，其特征在于：以待加工的小尺寸多联导向叶片的朝上作为待加工的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文慧，刘德林，牟仁德，申造宇，何利民，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：