【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于涂层，具体涉及一种基于双壳微结构复合陶瓷粉末的抗烧结热障涂层及其制备方法。
技术介绍
1、热障涂层（tbcs）是一种运用于航空发动机涡轮叶片表面的耐高温、高隔热和抗腐蚀的陶瓷涂层材料。随着航空航天技术的快速发展，对发动机燃烧室和燃气轮机进气温度的要求也在不断提高。热障涂层面临的主要挑战是高温下的烧结问题，烧结会导致涂层的孔隙率降低、热导率升高以及弹性模量增加，这些变化会导致涂层内部的残余应力改变并促进微裂纹的扩展。微观间隙的降低会显著削弱使陶瓷层隔热能力与应变容限，影响陶瓷涂层服役寿命。
2、在高温工作环境中，ysz的粒子表面会因为烧结而发生变化，粒子间的突起增大，导致相邻片层合并。为提高其烧结抗性，需要研究防止这种片层间扩散桥连的方法。然而现有研究尚未从烧结机理上有效解决这一问题。而稀土锆酸盐是目前有望代替ysz的新型热障陶瓷材料，其具有优异的抗烧结性和相稳定性，但断裂韧性却低于ysz。为了克服这个问题，可以考虑将ysz的良好的热膨胀系数和断裂韧性与la2zr2o7高温热稳定和低热导率结合起来，以有效提高ysz层的抗烧结能力和热障涂层的整体性能，进而提升燃气轮机效率。
3、近年来，核壳纳米结构材料因其独特的性能和可控的物理化学特性而受到广泛关注，在这种结构中，内核被外壳包裹，通过控制壳体和内核之间的组分来实现性能优化。基于此，开发一种基于双壳微结构复合陶瓷粉末的抗烧结热障涂层，提高tbcs的服役问题十分有必要。
技术实现思路
1、本专利技术的
2、本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：
3、本专利技术提供了一种抗烧结热障涂层，所述抗烧结热障涂层的陶瓷层由众多“lzo+ysz+ lzo”的夹芯式片层微结构组成，采用双壳微结构复合陶瓷粉末制备，所述双壳微结构复合陶瓷粉末的内壳为ysz粒子，外壳为la2zr2o7粒子，所述ysz的质量百分数为8 wt%。
4、本专利技术还提供了一种所述的抗烧结热障涂层的制备方法，包括以下步骤：
5、（1）在热烘箱中分别烘干ysz粉末和la2zr2o7两种粉末，烘箱温度设置为100 ℃，烘干时间设置为2 h，以去除粉末里的水分；
6、（2）以等离子作为热源，利用大气等离子喷涂设备喷涂熔融后的la2zr2o7粉末，利用送粉器将固态ysz粉末与喷出的熔融la2zr2o7粒子碰撞，形成以ysz为内壳，la2zr2o7为外壳的ysz@la2zr2o7双壳微结构粉末，呈现机械包覆状态。
7、进一步的，在步骤（2）中，所述利用大气等离子喷涂设备喷涂熔融后的la2zr2o7粉末还包括设置等离子喷涂工艺参数以及设置送粉速度及喷涂时间进行喷涂处理。
8、进一步的，所述大气等离子喷涂设备喷涂粉末采用氩气为主流气体，氢气为辅助气体，氮气为送粉气体。
9、进一步的，所述等离子喷涂工艺参数为电流600~650 a，电压60~70 v，氩气流量为45.2 slm，氢气流量为5.6 slm。
10、进一步的，所述送粉速度为6.0 r/min，陶瓷层厚度介于300~600μm之间。
11、进一步的，在步骤（2）中，所述混合过程中大气等离子喷涂设备的枪头与送粉器的喷头形成的角度为60°~120°中的任意角度，距离为7~10公分。
12、本专利技术有益效果在于：
13、本专利技术公开一种基于双壳微结构复合陶瓷粉末的抗烧结热障涂层及其制备方法，基于等离子喷涂工艺，制备“lzo+ysz+ lzo”的夹芯式片层微结构“屏障群”陶瓷层，阻断ysz片层间烧结传质路径的思路，大幅度提升陶瓷层烧结抗力。这种结构能够在高温下保持较高的隔热性能和应变容限，有助于提高涂层在极端环境下的稳定性和可靠性。由于减少了烧结导致的性能下降，这种新型热障涂层的寿命将比传统涂层更长，其设计为热障涂层的高性能发展提供了新的可能性。这种基于双壳微结构复合陶瓷粉末的制备不仅优化了热障涂层的微观形貌和结构特性，如孔隙率和收缩率，使得ysz层的抗烧结能力得到显著提升，从而增强了热障陶瓷涂层在高温环境下的性能和稳定性，这种夹芯式片层微结构“屏障群”陶瓷层能够在高于传统服役温度的高温下保持高抗烧结、高隔热、以及高应变容限，可显著提高热障涂层服役温度，继而提升燃气轮机的效率。应用这种粉末的热障涂层于发动机部件，将有助于显著延长这些部件在高温环境下的使用寿命，特别适用于航空发动机和其他高性能燃烧设备。
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1.一种抗烧结热障涂层，其特征在于，所述抗烧结热障涂层的陶瓷层由众多“LZO+YSZ+LZO”的夹芯式片层微结构组成，采用双壳微结构复合陶瓷粉末制备，所述双壳微结构复合陶瓷粉末的内壳为YSZ粒子，外壳为La2Zr2O7粒子，所述YSZ的质量百分数为8 wt%。
2.如权利要求1所述的抗烧结热障涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的抗烧结热障涂层的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述利用大气等离子喷涂设备喷涂熔融后的La2Zr2O7粉末还包括设置等离子喷涂工艺参数以及设置送粉速度及喷涂时间进行喷涂处理。
4.根据权利要求3所述的抗烧结热障涂层的制备方法，其特征在于，所述大气等离子喷涂设备喷涂粉末采用氩气为主流气体，氢气为辅助气体，氮气为送粉气体。
5.根据权利要求4所述的抗烧结热障涂层的制备方法，其特征在于，所述等离子喷涂工艺参数为电流600~650 A，电压60~70 V，氩气流量为45.2 SLM，氢气流量为5.6 SLM。
6.根据权利要求3所述的抗烧结热障涂层的制备方法，其特征在
7.根据权利要求2所述的抗烧结热障涂层的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述混合过程中大气等离子喷涂设备的枪头与送粉器的喷头形成的角度为60°~120°中的任意角度，距离为7~10公分。
...【技术特征摘要】
1.一种抗烧结热障涂层，其特征在于，所述抗烧结热障涂层的陶瓷层由众多“lzo+ysz+lzo”的夹芯式片层微结构组成，采用双壳微结构复合陶瓷粉末制备，所述双壳微结构复合陶瓷粉末的内壳为ysz粒子，外壳为la2zr2o7粒子，所述ysz的质量百分数为8 wt%。
2.如权利要求1所述的抗烧结热障涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的抗烧结热障涂层的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述利用大气等离子喷涂设备喷涂熔融后的la2zr2o7粉末还包括设置等离子喷涂工艺参数以及设置送粉速度及喷涂时间进行喷涂处理。
4.根据权利要求3所述的抗烧结热障涂层的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：董会，白如雪，郭鹏飞，冯玉坤，王丽爽，姚建洮，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：
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