【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃气轮机与航空发动机，具体涉及一种陶瓷基复合材料的环境障涂层、制备方法及其应用。
技术介绍
1、航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，被誉为现代工业“皇冠上的明珠”。陶瓷基复合材料(cmc)等已逐渐替代高温镍基合金应用在航空发动机高压涡轮热端部件，如sic等。但是，在航空发动机燃气环境中，cmc等与高温空气和水蒸气反应生成sio2和挥发性si(oh)4，造成陶瓷基的挥发与损伤,降低结构部件的力学性能与服役可靠性。因此，必须在热端部件表面涂覆环境障涂层(environmental barrier coating,ebc)，阻止或减缓发动机燃气环境对陶瓷基复合材料高温结构部件的腐蚀与损伤。第三代环境障涂层主要由si和稀土硅酸盐组成。si被选作粘结层是因为它与sic基体具有相似的热膨胀系数(cte)和化学兼容性。但是，ebc在高温(<1350℃)水蒸气环境服役时，si粘结层迅速氧化并在si粘结层和稀土硅酸盐顶层之间的界面处生成热生长氧化物(tgo)sio2层。由于si粘结层的氧化和较低的熔点，含si粘结层的ebc不能应用于≥1400℃环境中。
2、鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决目前环境障涂层工作服役温度低于1350℃，但工作温度超过1400℃，si粘结层发生软化和融化现象，造成环境障涂层过早地失效，不能在高温环境中工作的问题，提供了一种陶瓷基复合材料的环境障涂层、制
2、为了实现上述目的，本专利技术公开了一种陶瓷基复合材料的环境障涂层的制备方法，包括以下步骤：
3、s1，将sio2靶材和hfo2靶材分别放入相应的水冷坩埚中；
4、s2，利用eb-pvd沉积技术，同时将hfo2和sio2靶材在sic基体上沉积成hfo2-sio2涂层。
5、所述步骤s2中eb-pvd沉积技术具体包括以下步骤：
6、s21，对eb-pvd腔室进行抽真空处理；
7、s22，利用电子束将sic基体温度加热到80～300℃；
8、s23，同时调节蒸发hfo2和sio2靶材的蒸发电流，开启传动设备，支撑sic的支架以2cm/s的速率做往复运动；
9、s24，打开靶材和基体间的隔离板，使hfo2和sio2靶材可以沉积在基体上，沉积结束后，缓慢降低靶材的蒸发电流，停止实验；
10、s25，待降到室温后，泄压，从腔室取出样品。
11、所述步骤s21中eb-pvd腔室的压力为2.0×10-6～5.0×10-6torr。
12、所述步骤s24中沉积hfo2和sio2靶材的蒸发电流分别为390～410ma和170～190ma。
13、所述步骤s23中支撑sic基体的支架由石墨制成，所述支架在所述hfo2和sio2靶材上方往复运动。
14、所述步骤s24中沉积时间为8～10min。
15、本专利技术还公开了采用上述制备方法制得的陶瓷基复合材料的环境障涂层以及这种陶瓷基复合材料的环境障涂层在发动机燃气环境中的应用。
16、与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：本专利技术利用物理气相沉积技术(eb-pvd)制备将沉积的hfo2-sio2混合涂层作为新一代环境障涂层的粘结层，然后利用大气等离子喷涂技术沉积稀土硅酸盐作为顶层。制备的新一代环境障涂层可以在1475℃水蒸气环境中服役450小时以上，有效地提高了环境障涂层的服役温度和寿命。
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1.一种陶瓷基复合材料的环境障涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料的环境障涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中EB-PVD沉积技术具体包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种陶瓷基复合材料的环境障涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S21中EB-PVD腔室的压力为2.0×10-6～5.0×10-6torr。
4.如权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料的环境障涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S24中沉积HfO2和SiO2靶材的蒸发电流分别为390～410mA和170～190mA。
5.如权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料的环境障涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S23中支撑SiC基体的支架由石墨制成，所述支架在所述HfO2和SiO2靶材上方往复运动。
6.如权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料的环境障涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S24中沉积时间为8～10min。
7.一种采用如权利要求1～6任一项所述的制备方法制得的陶瓷基复合材料的环境障涂层。<...
【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基复合材料的环境障涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料的环境障涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中eb-pvd沉积技术具体包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种陶瓷基复合材料的环境障涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s21中eb-pvd腔室的压力为2.0×10-6～5.0×10-6torr。
4.如权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料的环境障涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s24中沉积hfo2和sio2靶材的蒸发电流分别为390...
【专利技术属性】
技术研发人员：张振亚，张世宏，薛召露，王浩瀚，袁帅，孟一凡，李飞，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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