一种双相固溶体热障涂层及其制备方法技术

本发明专利技术属于高温防护涂层技术领域，具体涉及一种双相固溶体热障涂层及其制备方法。该涂层由底层、过渡层和面层构成，底层为超音速火焰或等离子喷涂MCrAlY抗氧化层，M为Co或Ni；过渡层为等离子喷涂氧化钇稳定氧化锆陶瓷层，按摩尔百分数计，YO<subgt;1.5</subgt;为6.5～8.7％，余量为ZrO<subgt;2</subgt;；面层为等离子喷涂双相固溶体陶瓷层，按摩尔百分数计，YO<subgt;1.5</subgt;、YbO<subgt;1.5</subgt;、GdO<subgt;1.5</subgt;之一或两种以上混合物为10～20％，VO<subgt;2.5</subgt;、NbO<subgt;2.5</subgt;之一或二者混合物为8～12％，余量为ZrO<subgt;2</subgt;。本发明专利技术的双相固溶体热障涂层厚度为0.3±0.05mm时结合强度不小于30MPa；1000℃时面层的热导率≤1.0W/m·K，1200℃时面层热导率≤1.0W/m·K，1400℃时面层热导率≤1.4W/m·K；涂层在1100℃保温5min、空冷5min条件下，热循环寿命不小于2000次。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高温防护涂层，具体涉及一种双相固溶体热障涂层及其制备方法。

技术介绍

1、随着飞行器飞行马赫数的不断提高，发动机热端部件工作在高速、高温和高强度燃烧的极端热物理条件下，服役温度已经超过了高温合金的使用极限，必须在基体表面涂覆热障涂层，否则会产生合金基体氧化、烧蚀、结构刚度下降等问题，导致飞行失败，造成严重的安全隐患。

2、氧化钇稳定氧化锆(y2o3 stabilized zro2,简称ysz)是目前商品化程度最高的热障涂层材料，制备态表现为亚稳态的四方相结构(t’-zro2)，具有一系列作为热障涂层必要的特性，包括与高温合金基体接近的热膨胀系数、相对较低的热导率和优异的机械性能。然而，当ysz在超过1200℃环境下长时间服役时，亚稳态四方相会分解为四方相和立方相，四方相会进一步转变为单斜相(m-zro2)，产生体积膨胀，进而产生裂纹导致涂层剥落失效。为了满足发动机不断提高的使用要求，开发新型热障涂层迫在眉睫。

3、传统观点认为，性能优异的热障涂层材料通常为单相结构，并且由室温至服役温度不发生相结构转变。实际上，归功于相本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种双相固溶体热障涂层，其特征在于，该涂层由基体表面依次喷涂底层、过渡层和面层构成，底层为超音速火焰或等离子喷涂MCrAlY抗氧化层，M为Co或Ni；过渡层为等离子喷涂氧化钇稳定氧化锆陶瓷层，其组成如下：按摩尔百分数计，YO1.5为6.5～8.7％，余量为ZrO2；面层为等离子喷涂双相固溶体陶瓷层，其组成如下：按摩尔百分数计，YO1.5、YbO1.5、GdO1.5之一或两种以上混合物为10～20％，VO2.5、NbO2.5之一或二者混合物为8～12％，余量为ZrO2。

2.按照权利要求1所述的双相固溶体热障涂层，其特征在于，底层的涂层厚度为0.05～0.20mm，过渡层的...

【技术特征摘要】

1.一种双相固溶体热障涂层，其特征在于，该涂层由基体表面依次喷涂底层、过渡层和面层构成，底层为超音速火焰或等离子喷涂mcraly抗氧化层，m为co或ni；过渡层为等离子喷涂氧化钇稳定氧化锆陶瓷层，其组成如下：按摩尔百分数计，yo1.5为6.5～8.7％，余量为zro2；面层为等离子喷涂双相固溶体陶瓷层，其组成如下：按摩尔百分数计，yo1.5、ybo1.5、gdo1.5之一或两种以上混合物为10～20％，vo2.5、nbo2.5之一或二者混合物为8～12％，余量为zro2。

2.按照权利要求1所述的双相固溶体热障涂层，其特征在于，底层的涂层厚度为0.05～0.20mm，过渡层的涂层厚度为0.10～0.20mm，面层的涂层厚度为0.15～0.25mm。

3.一种权利要求1至2之一所述的双相固溶体热障涂层的制备方法，其特征在于，首先采用白刚玉砂对合金基体表面进行吹砂处理，其次在合金基体表面依次喷涂底层、过渡层及面层。

4.按照权利要求3所述的双相固溶体热障涂层的制备方法，其特征在于，底层材料为mcraly合金粉末，采用超音速火焰喷涂底层时，喷涂参数：枪管长度6寸，氧气流量1900～1980scfh，煤油流量30～60gph；采用等离子喷涂底层时，喷涂参数：主气ar流量80～120scfh，辅气he流量30～50scfh，电流500～800a，功率20～30kw。

5.按照权利要求3所述的双相固溶体热障涂层的制备方法，其特征在于，采用大气等离子喷涂过渡层时，过渡层材料为氧化钇稳定氧化锆陶瓷粉末，按摩尔百分数计，yo1.5为6.5～8.7％，余量为zro2；喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：常新春，高明浩，徐娜，张甲，栾胜家，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：