一种硅酸钇热喷涂复合粉末及其制备方法技术

本发明专利技术涉及热喷涂涂层材料领域，具体为一种硅酸钇热喷涂复合粉末及其制备方法。制备该热喷涂复合粉末的原材料为SiO2和Y2O3，按重量百分比计，SiO2：23-27％；Y2O3：73-77％，原材料粒度为：SiO2＜25μm，Y2O3：＜15μm。制备该热喷涂复合粉末的方法为：将SiO2和Y2O3粉末在混料器中均匀混合20-24h，然后将混合粉末在600-800kPa下预压成型，在1500-1700℃空气中烧结4-6h，最后进行机械破碎和筛分。该热喷涂复合粉末的成分为Y2SiO5和Y2Si2O7，粒度为45-125μm，流动性为≤55s/50g，松装密度为1.5-3.0g/cm3。由该粉末制备的涂层可有效提高C/C-SiC复合材料表面的抗高温氧化性能，具有重要的应用价值，可以解决材料的高温氧化问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热喷涂涂层材料领域，具体为。
技术介绍
随着飞行速度的提高，发动机的工作温度不断提高，例如前缘温度可达2100K，燃烧室内通道温度将超过3000K，这大大超过了现有高温合金所能承受的温度范围。从材料的比强度和工作温度来看，C/C复合材料是胜任超高温工作的理想材料。但是C/C复合材料的优异高温性能，只有在没有氧气的情况下才能得到保持。氧气对其性能影响非常显著， 在温度高于370°C时开始发生氧化反应，生成CO和CO2,当温度高于500°C时氧化反应加剧。 因此，防氧化成为C/C复合材料应用的关键前提。C/C复合材料表面制备抗高温氧化涂层， 其本质是利用高温涂层隔离氧和C/C基体来达到防氧化的目的。随着服役环境苛刻程度的增加，已有的抗高温氧化涂层已不能满足使用要求，因此研究新型涂层，提高抗氧化能力， 满足特殊苛刻环境使用要求，具有重要应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，由该热喷涂粉末制备的涂层抗氧化性能优异，可以解决材料的高温氧化问题。本专利技术的技术方案如下一种硅酸钇热喷涂复合粉末，热喷涂复合粉末的成分为ISiO5和ISi2O7，Y2Si2O7 占 40-45wt%，ISiO5 占 60-55wt%。所述硅酸钇热喷涂复合粉末的制备方法，制备该热喷涂复合粉末的原材料为SiO2 和 Y2O3，按重量百分比计，SiO2 :23-27% ；Y2O3 :73-77%，原材料粒度为=SiO2 < 25 μ m, Y2O3 < 15 μ m。将SW2和1 粉末在混料器中均勻混合20-24h，然后将混合粉末在600_800kPa 下预压成型，在1500-170(TC空气中烧结4-6h，最后进行机械破碎和筛分。本专利技术中，原料S^2和IO3经过烧结发生固态相变过程，形成热喷涂复合粉末，其成分为ASiO5和ASi207。本专利技术中，热喷涂复合粉末的的粒度为45_125μπι。本专利技术中，热喷涂复合粉末的流动性为< 55s/50g，松装密度为1. 5-3. Og/cm3。本专利技术的有益效果是1、本专利技术硅酸钇热喷涂复合粉末中，^Si2O7与基体材料之间具有良好的热膨胀系数匹配，不易剥落。ISiO5具有低的氧气渗透能力和低的热导率，具有优异的高温抗氧化性能。本专利技术中硅酸钇复合材料充分发挥各相特点与优势，使综合物理和化学特性达到优异的抗高温氧化使用要求。2、由本专利技术粉末制备的涂层可有效提高C/C-SiC这种材料的抗高温氧化性能，具有重要的应用价值。附图说明图1为实施例1中复合粉末的XRD衍射图。图2为实施例2中复合粉末的XRD衍射图。图3为实施例3中复合粉末的XRD衍射图。具体实施例方式本专利技术硅酸钇热喷涂复合粉末的制备方法，包括如下步骤步骤1 将SW2和1 粉末在混料器中均勻混合20_24h。步骤2 将步骤1制备的混合粉末在600_800kPa下预压成型。步骤3 将步骤2制备的粉末在1500-1700°C空气中烧结4H步骤4 将步骤3制备的烧结体进行机械破碎。步骤5 将步骤4制备的粉末分级。步骤6 用X射线衍射仪分析由步骤5得到粉末的相组成。步骤7 对步骤5得到的粉末进行流动性和松装密度测定。实施例1 步骤1 将25wt %的SW2和75wt %的^O3粉末在混料器中均勻混合20h，原材料粒度为:Si02 < 25 μ m，Y2O3 < 15 μ m。步骤2 将步骤1制备的混合粉末在700kPa下预压成型。步骤3 将步骤2制备的粉末在1600°C空气中烧结4h。步骤4:将步骤3制备的烧结体进行机械破碎，热喷涂复合粉末的的粒度为 45-125 μ m。步骤5 将步骤4制备的粉末分级。步骤6 用X射线衍射仪分析由步骤5得到粉末的相组成(图1)，该粉末由ISiO5 和 Y2Si2O7 组成。本实施例中，Y2Si2O7 占 40wt%, Y2SiO5 占 60wt%o步骤7 对步骤5得到的粉末进行流动性和松装密度测定，该粉末的流动性为 43s/50g，松装密度为 2. 2g/cm3。应用例将本实施例的硅酸钇热喷涂复合粉末喷涂于C/C-SiC复合材料表面，制备抗高温氧化涂层，涂层厚度为15 μ m，ASi2O7热膨胀系数为3. 9 X KT6IT1, C/C-SiC复合材料的热膨胀系数为1. 1 XlO-6A, ISi2O7与基体材料之间具有良好的热膨胀系数匹配，不易剥落。 Y2SiO5具有低的氧气渗透能力和低的热导率，Y2SiO5的氧渗透率10,1 /(ms)，Y2SiO5的热导率约为1. 5ff/m · K，具有优异的高温抗氧化性能。本实施例中，硅酸钇复合材料充分发挥各相特点与优势，使综合物理和化学特性达到优异的抗高温氧化使用要求。实施例2 步骤1 将25wt %的SW2和75wt %的^O3粉末在混料器中混合22h，原材料粒度为< 25 μ m，Y2O3 < 15 μ m。步骤2 将步骤1制备的混合粉末在800kPa下预压成型。4步骤3 将步骤2制备的粉末在1600°C空气中烧结证。步骤4:将步骤3制备的烧结体进行机械破碎，热喷涂复合粉末的的粒度为 45-125 μ m。步骤5 将步骤4制备的粉末分级。步骤6 用X射线衍射仪分析由步骤5得到粉末的相组成(图2)，该粉末由ISiO5 和 Y2Si2O7 组成。本实施例中，Y2Si2O7 占 45wt%, Y2SiO5 占 55wt%0步骤7 对步骤5得到的粉末进行流动性和松装密度测定，该粉末的流动性为 45s/50g，松装密度为 2. 3g/cm3。应用例将本实施例的硅酸钇热喷涂复合粉末喷涂于C/C-SiC复合材料表面，制备抗高温氧化涂层，涂层厚度为20 μ m，ASi2O7热膨胀系数为3. gXK^IT1，C/C-SiC复合材料表面的热膨胀系数为1. 1 XlO-6A, Y2Si2O7与基体材料之间具有良好的热膨胀系数匹配，不易剥落。ISiO5具有低的氧气渗透能力和低的热导率，ISiO5氧渗透率dOJkg/Ons)，热导率约为1. 5ff/m · K，具有优异的高温抗氧化性能。本实施例中，硅酸钇复合材料充分发挥各相特点与优势，使综合物理和化学特性达到优异的抗高温氧化使用要求。实施例3 步骤1 将23wt %的SW2和了了衬%的^O3粉末在混料器中混合Mh，原材料粒度为< 25 μ m，Y2O3 < 15 μ m。步骤2 将步骤1制备的混合粉末在600kPa下预压成型。步骤3 将步骤2制备的粉末在1500°C空气中烧结他。步骤4:将步骤3制备的烧结体进行机械破碎，热喷涂复合粉末的的粒度为 45-125 μ m。步骤5 将步骤4制备的粉末分级。步骤6 用X射线衍射仪分析由步骤5得到粉末的相组成(图3)，该粉末由ISiO5 和 Y2Si2O7 组成。本实施例中，Y2Si2O7 占 40wt%, Y2SiO5 占 60wt%o步骤7 对步骤5得到的粉末进行流动性和松装密度测定，该粉末的流动性为 50s/50g，松装密度为 2. 5g/cm3。应用例将本实施例的硅酸钇热喷涂复合粉末喷涂于C/C-SiC复合材料表面，制备抗高温氧化涂层，涂层厚度为18 μ m，ASPO7热膨胀系数为3. gXK^IT1，C/C-SiC复合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张甲，常新春，侯万良，徐娜，栾胜家，张春智，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：