【技术实现步骤摘要】
本申请涉及涂层，尤其涉及一种微孔弥散型高温可磨耗封严涂层及其制备方法。
技术介绍
1、高温可磨耗封严涂层涂覆于航空发动机中涡轮机机匣内壁，可有效降低油耗，提高发动机效率并保护叶片。新一代航空发动机高压涡轮进口处工作温度超过1700℃，可磨耗封严涂层的服役温度将接近1350℃远超过金属材料熔点，这对封严涂层的高温防护、封严、耐磨损等性能提出了新的要求。
2、在高于1200℃的使用条件下，常用的金属基封严涂层材料已经不能满足使用要求。由于ysz热膨胀系数相较其他陶瓷涂层与金属底层的热膨胀系数更为接近，在高温服役过程中产生的热应力较小，因此得到广泛关注。metco公司在20年代初提出氧化钇稳定氧化锆(ysz)+聚苯酯的高温封严陶瓷涂层，其中ysz作为承受高温的主体材料，聚苯酯作为造孔剂可提高ysz封严涂层孔隙率，改善涂层的可磨耗性。但实际应用时，一方面，由于ysz相变温度为1150℃，在长期服役状态下，ysz涂层由亚稳的四方相向单斜相或者立方相转变，会增加涂层内部应力，使涂层发生开裂其至剥落，严重影响其使用性能。另一方面，所形成的涂层为致密的ysz+聚苯酯形成的宏观大孔，尽管可以部分降低涂层硬度，但是对于涂层的可磨耗性的提升有限。总体来看，传统金属基和ysz陶瓷基可磨耗封严涂层体系安全性、可靠性较差，无法满足服役要求。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种微孔弥散型高温可磨耗封严涂层及其制备方法，以解决上述问题。
2、为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
3、一种微孔弥散型高温可磨耗封严涂层，包括依次层叠设置的金属基底层、ysz中间层和具有微孔的镁铝尖晶石面层；
4、所述金属基底层的材料为mcralyx，其中，m为ni和/或co，x包括re、hf、pt、ta中的一种或多种；
5、所述ysz中间层的材料为ysz；
6、所述镁铝尖晶石面层的材料为非化学计量比镁铝尖晶石，化学式为mgo•nal2o3，n为1.1-1.5。
7、优选地，所述微孔弥散型高温可磨耗封严涂层满足以下条件中的一个或多个：
8、a.所述金属基底层的孔隙率不高于3%，厚度为0.1-0.2mm；
9、b.所述ysz中间层的孔隙率不高于5%，厚度为0.2-0.4mm；
10、c.所述镁铝尖晶石面层的孔隙率为15-30%，厚度为1.2-2.0mm。
11、优选地，所述微孔的平均孔径不大于50μm。
12、优选地，所述ysz包括7ysz和/或8ysz。
13、本申请还提供一种所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的制备方法包括：
14、在预处理之后的基体表面依次制备所述金属基底层、所述ysz中间层和所述镁铝尖晶石面层。
15、优选地，所述预处理包括：
16、除油和喷砂；所述喷砂所用的石英砂粒度为80-200目。
17、优选地，所述微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的原料使用前进行干燥，所述干燥的温度为70-90℃，时间为1-2h。
18、优选地，采用超音速火焰喷涂或低压等离子喷涂方法制备所述金属基底层；
19、采用第一大气等离子喷涂方法制备所述ysz中间层；
20、采用第二大气等离子喷涂方法制备所述镁铝尖晶石面层。
21、优选地，所述第一大气等离子喷涂方法的喷涂距离为120-180mm，功率为45-55kw，送粉速率为90-180g/min；
22、所述第二大气等离子喷涂方法的喷涂距离为100-150mm，功率为35-45kw，送粉速率为150-240g/min，涂层表面温度为160-250℃。
23、优选地，所述基体为高温合金或单晶。
24、与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
25、本申请提供的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层，包括依次层叠设置的金属基底层、ysz中间层和具有微孔的镁铝尖晶石面层；面层具有微孔弥散型结构，材料为非化学计量比的镁铝尖晶石（mgo•nal2o3），相变温度为高达1600℃ ，高温下不会发生相变，相比于现用的ysz体系封严涂层，高温稳定性优异，可以保障航空发动机服役过程中的安全性。若无底层和中间层，则面层和基体的热膨胀系数相差较大，与基体匹配性较差；金属基底层、ysz中间层和镁铝尖晶石面层的材料的选择使得其热膨胀系数搭配合适，从而与基体具有良好的热膨胀匹配性，在1400℃~1500℃下表现出了良好的抗热震性、耐冲蚀性能，可满足新一代航空发动机工况温度使用要求。
26、本申请提供的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层，与现有的可在1200℃以上相结构稳定的稀土硅酸盐基热障涂层材料体系相比，抗热震性更优异，有效解决现有稀土硅酸盐基涂层材料即使采用多孔结构、双陶瓷层、梯度结构等也无法解决抗热震性不足的问题，可以提高高温封严涂层的使用寿命。
27、本申请提供的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的制备方法，工艺简单。
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1.一种微孔弥散型高温可磨耗封严涂层，其特征在于，包括依次层叠设置的金属基底层、YSZ中间层和具有微孔的镁铝尖晶石面层；
2.根据权利要求1所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
3.根据权利要求1所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层，其特征在于，所述微孔的平均孔径尺寸不大于50μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层，其特征在于，所述YSZ包括7YSZ和/或8YSZ。
5.一种权利要求1-4任一项所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，所述预处理包括：
7.根据权利要求5所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，所述微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的原料使用前进行干燥，所述干燥的温度为70-90℃，时间为1-2h。
8.根据权利要求5所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，采用超音速火焰喷涂或低压等离
9.根据权利要求8所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，所述第一大气等离子喷涂方法的喷涂距离为120-180mm，功率为45-55kw，送粉速率为90-180g/min；
10.根据权利要求5-9任一项所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，所述基体为高温合金或单晶。
...【技术特征摘要】
1.一种微孔弥散型高温可磨耗封严涂层，其特征在于，包括依次层叠设置的金属基底层、ysz中间层和具有微孔的镁铝尖晶石面层；
2.根据权利要求1所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
3.根据权利要求1所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层，其特征在于，所述微孔的平均孔径尺寸不大于50μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层，其特征在于，所述ysz包括7ysz和/或8ysz。
5.一种权利要求1-4任一项所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的微孔弥散型高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，所述预处...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭丹，刘建明，刘通，吴超，李振铎，黄凌峰，王帅，郭睿，庞小肖，
申请(专利权)人：北矿新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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