【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热障涂层，具体涉及一种大面积连续致密α-al2o3障层制备方法及热障涂层性能调控方法。
技术介绍
1、lama(lamgal11o19)多层复合涂层来源于第四代高温防护涂层，其中m代表mg或者mn，该材料统称为磁铅石型六铝酸盐。以lama构成的涂层，具有高的断裂韧性(4.60±0.46mpa·m1/2)和低的杨氏模量(29.5gpa)。同时，其在高温氧化过程中，lama层中的非晶组织会发生再结晶发生片状晶粒重新排布形成微裂纹和微孔，降低涂层热导率，并使lama涂层具有优异的抗高温性能。lama通常与中间层和粘结层一起构成热障涂层，如cocrnialy-ysz(钇稳定的氧化锆)-lama。
2、然而，以lama涂层为代表的热障涂层体系在超高温氧化环境(≥1000℃)和各种恶劣工况下长时间服役时，由于lama材料明显的晶化反应和体积収缩会导致涂层产生较多的纵向裂纹。研究表明，lama晶化反应带来的裂纹和孔洞从耐热角度看它为涂层提供较低的热导率，但从抗氧化腐蚀角度上看纵向裂纹的存在为氧气向内扩散提供通道，加速涂层内部氧化，促使中间层与粘结层交界处热生长热生长氧化物(tgo)的快速形成和层间元素互扩散的进行。其中层间元素的互扩散促使具有高脆性和高热膨胀系数的尖晶石相(ni,co)cr2o4形成，最终导致涂层间产生高热应力，当应力超过容变极限时涂层则发生断裂失效。
3、基于此，现有文献cn101357855b公开的方案中，通过采用薄膜制备工艺，在陶瓷热障面层上沉积一层10～50nm的铝薄膜，从而改善热
技术实现思路
1、至少为了解决
技术介绍
中提到的技术问题，本专利技术目的在于提供一种大面积连续致密α-al2o3障层制备方法及热障涂层性能调控方法，采用该方案在1000℃的条件下就能够在涂层表面形成稳定地、大面积连续致密的鱼鳞状α-al2o3障层。
2、本专利技术采用了如下技术方案。
3、一种大面积连续致密α-al2o3障层制备方法，步骤包括：
4、步骤1，预处理：将gh188高温合金基体表面清理干净，然后进行超声清洗处理，干燥后进行喷砂处理；
5、步骤2，制备粉体：制备粒径为20～100μm的粉末作为lama层的喷涂粉体，选用粒径均为30～70μm的cocrnialy粉末和ysz粉末，lama为lamgal11o19；
6、步骤3，在基体上制备cocrnialy-ysz-lama层；
7、步骤4，离子清洗：采用电弧增强气体辉光放电，对cocrnialy-ysz-lama层表面进行辉光放电离子清洗；
8、步骤5，在cocrnialy-ysz-lama层表面沉积能够形成α-al2o3障层的表面涂层；
9、步骤6，步骤5结束后，待工件随炉冷却至80℃以下后，取出工件
10、步骤7，步骤6结束后，将所得工件置于1000℃的干燥环境中放置，该干燥环境中的氧含量为21±1％。
11、进一步地，步骤1具体包括：
12、采用砂纸对切割后的gh188高温合金基体进行打磨处理，将表面线切割产生的切割痕迹以及表面氧化膜清理干净，然后在超声波清洗机中清洗10分钟去除表面油污，干燥处理后再采用粒径为30～40目的白刚玉，控制气压为0.5～0.8mpa进行喷砂处理。
13、进一步地，步骤2中喷涂粉体制备具体包括：
14、首先，将24wt.％la2o3、5wt.％mgo与71wt.％al2o3粉末放于高温热震炉中，在1000℃环境下高温处理2h，将得到的混合粉末球磨处理；
15、然后，将处理后的粉末放入热震炉中在1600℃下固相反应24h，待随炉冷却至室温，将合成粉末与2wt.％阿拉伯树胶粉、0.8wt.％的柠檬酸三铵混合制成浆料，然后喷雾干燥、球化造粒后，利用振动筛取粒径在20-100μm的粉末作为lama层的喷涂粉体。
16、进一步地，步骤3具体包括：
17、首先，对工业机器人编程确定工作运行路线，调整离子喷涂系统的等离子喷枪与工件距离为100～150mm，设定等离子喷枪走速为600～1000mm/min；
18、然后，将cocrnialy粉末放入送粉器并设定送粉速率为10～40g/min，打开控制柜电源设定电流至300～650a，设定氢气和氩气瓶开关调整气体流量至5～60l/min，打开控制柜工作按钮，启动工业机器人开始喷涂，待工业机器人运行完程序返回至预备位置时，将送粉器中残余粉末清理干净后将ysz粉末放置于送粉器重新启动工业机器人，待运行结束后将送粉器再次清理干净然后将lama粉末置于其中启动工业机器人，待再次停止运行后；
19、调整氢气和氩气流量至预备状态，回调工作电流然后关闭控制柜工作按钮，等待半小时，待工件冷却后取出。
20、进一步地，步骤4具体包括：将真空室内真空度控制为1×10-3pa～2×10-2pa时，向真空室通入氩气，气压控制在0.1～4.0pa，将基体加脉冲负偏压在-40～-500v，采用电弧增强气体辉光放电，对表面进行辉光放电离子清洗10～120分钟。步骤5具体包括：控制真空室内真空度达到1×10-3pa～2×10-2pa时，将真空室加热至200～530℃；然后向真空室通入氩气，气压控制在0.1～4pa；然后控制脉冲负偏压至-50v～-500v，调整氩气流量150～200sccm，启动aly靶，控制靶材弧流为60～150a、弧流电压为10～30v，在所述lama层表面沉积20～80分钟，得到能够形成α-al2o3障层的表面涂层。
21、作为优选，步骤6结束后，将所得工件置于1000℃的干燥环境中放置80小时，该过程中每隔10小时将涂层取至常温环境中放置2-3分钟，该干燥环境中的氧含量为21±1％。
22、本专利技术还提供了一种热障涂层性能调控方法，采用该方法能够有效调控涂层层间交界处热生长热生长氧化物(tgo)的连续性(当热生长氧化物(tgo)呈连续的片状结构时，热生长氧化物(tgo)层被认为是连续的，而当热生长氧化物(tgo)结构层具有孔状、凹陷区域、或者被其他相填充/置换，则热生长氧化物(tgo)层被认为是非连续的)，
23、步骤包括：
24、步骤a，采用电弧增强气体辉光放电，对cocrnialy-ysz-lama层表面进行辉光放电离子清洗；其中，cocrnialy粘结层厚度为100～120μm，ysz中间层厚度为100～120μm，lama层厚度为100±10μm；
25、步骤b，在清洗后的cocrnialy-ysz-lama层表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大面积连续致密a-Al2O3障层制备方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1具体包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中喷涂粉体制备具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3具体包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4具体包括：将真空室内真空度控制为1×10-3 Pa～2×10-2 Pa时，向真空室通入氩气，气压控制在0.1～4.0 Pa，将基体加脉冲负偏压在-40～-500 V，采用电弧增强气体辉光放电，对表面进行辉光放电离子清洗10～120 分钟。步骤5具体包括：控制真空室内真空度达到1×10-3 Pa～2×10-2 Pa时，将真空室加热至200～530 ℃；然后向真空室通入氩气，气压控制在0.1～4 Pa；然后控制脉冲负偏压至-50 V～-500 V，调整氩气流量150～200 sccm，启动AlY靶，控制靶材弧流为60～150 A、弧流电压为10～30 V，在所述LaMA层表面沉积20～80 分钟，得到能够形成α-Al2O3障层
6.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤6结束后，将所得工件置于1000 ℃的干燥环境中放置80 小时，该过程中每隔10 小时将涂层取至常温环境中放置2-3分钟，该干燥环境中的氧含量为21±1 %。
7.一种热障涂层性能调控方法，其特征在于，步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种大面积连续致密a-al2o3障层制备方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1具体包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中喷涂粉体制备具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3具体包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4具体包括：将真空室内真空度控制为1×10-3 pa～2×10-2 pa时，向真空室通入氩气，气压控制在0.1～4.0 pa，将基体加脉冲负偏压在-40～-500 v，采用电弧增强气体辉光放电，对表面进行辉光放电离子清洗10～120 分钟。步骤5具体包括：控制真空室内真空度达到1×10-...
【专利技术属性】
技术研发人员：解志文，丁晓理，陶浩天，陈永君，胡素影，冯永军，张振山，马北一，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：
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