一种高熵稀土单硅酸盐环境障碍涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种高熵稀土单硅酸盐环境障碍涂层，涂层成分为(Lu<subgt;0.25</subgt;RE<supgt;1</supgt;<subgt;0.25</subgt;RE<supgt;2</supgt;<subgt;0.25</subgt;RE<supgt;3</supgt;<subgt;0.25</subgt;)<subgt;2</subgt;SiO<subgt;5</subgt;，其中RE为Y、Gd、Ho、Er、Tm或Yb中的任意三种稀土元素，所述涂层具有耐高温CMAS腐蚀性。本发明专利技术还提供一种如上所述的高熵稀土单硅酸盐环境障碍涂层的制备方法。本发明专利技术还提供一种如上所述的高熵稀土单硅酸盐环境障碍涂层在航空发动机上的应用。本发明专利技术设计的高熵稀土硅酸盐涂层通调节了材料在高温CMAS腐蚀下的反应过程，减小了材料与高温下CMAS的反应程度，与单一稀土组元的RE<subgt;2</subgt;SiO<subgt;5</subgt;涂层相比，具有更好的耐高温CMAS腐蚀性能。本发明专利技术采用的涂层的制备方法为等离子体喷涂法，具有沉积速度快、成本低、重复性好、涂层喷涂厚度可调范围大、生产效率高、适合规模化生产等等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机材料，具体地，涉及一种用于陶瓷基复合材料表面的耐高温cmas腐蚀的高熵稀土单硅酸盐环境障碍涂层及其制备方法，以及在航空发动机上的应用。

技术介绍

1、随着航空工业的快速发展，高推重比航空发动机已经成为航空发动机发展的需求。陶瓷基复合材料具有低密度、较好的高温强度等特点，被认为是新一代高推重比航空发动机热端部件的候选材料。在航空发动机的服役过程中，燃料燃烧产生的高温水蒸气会对陶瓷基复合材料造成腐蚀，从而造成材料性能下降甚至失效。在陶瓷基复合材料表面制备环境障碍涂层(environmental barrier coating，ebc)能够有效阻隔服役环境中的高温水蒸气等腐蚀介质，从而提高陶瓷基复合材料在服役环境中的稳定性。近年来，以火山灰、沙子和尘埃的形式出现的钙镁铝硅酸盐(cmas)熔体对环境障碍涂层的腐蚀也成为一个关键问题，因此设计和制备具有良好cmas耐腐蚀性能的环境障碍涂层对提高航空发动机的使用寿命具有举足轻重的意义。

2、研究发现，稀土硅酸盐材料具有较低的热膨胀系数和良好的相稳定性以及优异的耐腐蚀能力，是具有应用前景的环本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高熵稀土单硅酸盐环境障碍涂层，其特征在于，涂层成分为(Lu0.25RE10.25RE20.25RE30.25)2SiO5，其中RE为Y、Gd、Ho、Er、Tm或Yb中的任意三种稀土元素，所述涂层具有耐高温CMAS腐蚀性。

2.根据权利要求1所述的高熵稀土单硅酸盐环境障碍涂层，其特征在于，所需原料为SiO2、Lu2O3，以及Y2O3、Gd2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3或Yb2O3中的任意三种，以Lu2O3：RE12O3：RE22O3：RE32O3：SiO2＝1：1：1：1：4的摩尔比设计。

3.一种如权利要求1或2所述的高熵稀土单硅酸盐环境障碍涂...

【技术特征摘要】

1.一种高熵稀土单硅酸盐环境障碍涂层，其特征在于，涂层成分为(lu0.25re10.25re20.25re30.25)2sio5，其中re为y、gd、ho、er、tm或yb中的任意三种稀土元素，所述涂层具有耐高温cmas腐蚀性。

2.根据权利要求1所述的高熵稀土单硅酸盐环境障碍涂层，其特征在于，所需原料为sio2、lu2o3，以及y2o3、gd2o3、ho2o3、er2o3、tm2o3或yb2o3中的任意三种，以lu2o3：re12o3：re22o3：re32o3：sio2＝1：1：1：1：4的摩尔比设计。

3.一种如权利要求1或2所述的高熵稀土单硅酸盐环境障碍涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，以摩尔比计，lu2o3：re12o3：re22o3：re32o3：sio2＝1：1：1：1：4。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用湿法混合法将粉体原料混合均匀，第一高温烧结后还依次经过破碎、浆料配置、喷雾造粒和第二高温烧结、筛分的步骤，获得球形颗粒形状的高熵稀土单硅酸盐喷涂粉末。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述湿法混合法以无水乙醇为介质，转速为150-200rpm，时间为5-10h；所述第一高温烧结为在空气气氛下烧结温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟鑫，范栋，牛亚然，张振忠，刘平平，洪督，黄利平，郑学斌，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：