本发明专利技术提供了一种多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料，由主剂和稳定剂混合球磨而成，所述主剂为ZrO2，所述稳定剂为Lu2O3、In2O3和Al2O3的混合物，所述多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料中Lu2O3、In2O3、Al2O3和ZrO2的摩尔比为x∶x∶x∶(100-3x)，其中x满足：4≤x≤8。本发明专利技术采用Lu2O3、In2O3和Al2O3作为稳定剂稳定ZrO2，最终获得四方相ZrO2即t-ZrO2。本发明专利技术多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料具有优异的抗熔盐腐蚀性能，其抗熔盐腐蚀寿命比传统YSZ热障涂层材料提高了11倍以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热障涂层材料
，具体涉及一种多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料。
技术介绍
YSZ热障涂层(即采用Y2O3稳定的ZrO2)具有高熔点、低热传导系数(其热传导系数为2W/m.k 3W/m.k)、高断裂韧性(其断裂韧性为6MPa.πΓ1/2 9MPa.πΓ1/2)和高热膨胀系数(其热膨胀系数为gxiol1 llXlOt1，与高温合金匹配)等优异的综合性能，目前广泛应用于航空发动机和燃气轮机的涡轮叶片热障涂层。然而，低质量的燃料中通常含有Na、V杂质，这些杂质会形成Na2SO4和V2O5并附着在叶片上，Na2SO4和V2O5形成Na2SO4-V2O5熔盐后与稳定剂Y2O3发生反应，导致发生四方相ZrO2 (即t-Zr02)至单斜相ZrO2 (即m_Zr02)的相变 ，相变伴随3% 5%的体积膨胀，导致热障涂层开裂和脱粘失效。文献I (公开号为CN1635178A的专利技术专利“一种抗海洋性气氛腐蚀热障涂层”)通过在YSZ热障涂层表面施加Al2O3涂层来提高热障涂层的抗熔盐腐蚀性能。然而，热膨胀系数差导致Al2O3涂层存在裂纹，稳定剂Y2O3与扩渗进入的Na2SO4-V2O5熔盐发生反应，导致YSZ热障涂层相变失效。文献2(C.Ramachandra, K.N.Lee, S.N.Tewari, et al.Durability of TBCs with asurface environmental barrier layer under thermal cycling in air and in moltensalt.Surface and Coatings Technology, 2003，172:150-157)研究米用等离子喷涂 BAS(即Ba0.Al2O3.2Si02)和Mullite (即3A1203.2Si02)涂层来提高热障涂层的抗熔盐腐蚀性能。然而，施加涂层后，并未明显提高热障涂层抗腐蚀寿命。文献3 (C.Batista, A.Portinhaj R.M.Ribeiroj et al.Evaluation oflaser-glazed plasma-sprayed thermal barrier coatings under high temperatureexposure to molten salts.Surface and Coatings Technology，2006，200:6783-6791)研究釆用激光重熔表面密封处理来提高热障涂层的抗熔盐腐蚀性能。然而，表面处理不能降低裂纹密度和改变材料性质，未明显提高热障涂层抗腐蚀寿命。文献 4 (X.L.Chenj Y.Zhao, L.J.Guj et al.Hot corrosion behaviour of plasmasprayed YSZ/LaMgAlu019composite coatings in molten sulfate - vanadate salt.Corrosion Science, 2011，53:2335-2343)研究釆用 LaMgAl11O19 涂层来提高热障涂层的抗熔盐腐蚀性能。然而，LaMgAl11O19会与熔盐发生化学反应，在LaMgAl11O19涂层消耗完处和裂纹处，热障涂层被直接腐蚀，导致热障涂层寿命提高不明显。文献5 (S.Raghavanj M.J.May0.The hot corrosion resistanceof 20mol%YTa04stabi I ized tetragonal z irconia andl4mol%Ta205stabi I izedorthorhombic zirconia for thermal barrier coating applications.Surfaceand Coatings Technology，2002，160:187-196)研究釆用 10mol%Y203、10mol%Ta205 和14mol%Ta205作为ZrO2的稳定剂。然而，Na2SO4-V2O5熔盐会与稳定剂发生反应，导致熔盐沿热障涂层渗入，与粘结层发生反应使热障涂层脱粘失效。文献6 (公开号为CN101012123A的专利技术专利“一种Yb2O3和Gd2O3掺杂YSZ的高热膨胀率热障涂层材料”)介绍了一种Yb2O3和Gd2O3掺杂YSZ的热障涂层材料。然而，稳定剂Y2O3和掺杂剂Yb203、Gd203都会与Na2SO4-V2O5熔盐发生反应，该Yb2O3和Gd2O3掺杂YSZ的高热膨胀率热障涂层材料的抗熔盐腐蚀性能差。文献7 (公开号为CN101397214A的专利技术专利“多元共稳定氧化锆热障涂层材料及制备方法”)介绍了一种 8mol% 9mol%Y203、8mol% 9mol%Nb205 (或 Ta2O5)和 0.lmol% 3mol%Nd203 (或Sm2O3,或Gd2O3,或La2O3)作为稳定剂的热障涂层材料。Y203、Ta2O5^Nd2O3 (或Sm2O3,或Gd2O3,或La2O3)等稳定剂与熔盐反应，导致熔盐沿热障涂层渗入，与粘结层发生反应使热障涂层脱粘失效。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种具有优异抗Na2SO4-V2O5熔盐腐蚀性能的多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是:一种多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料，其特征在于，由主剂和稳定剂混合球磨而成，所述主剂为ZrO2，所述稳定剂为Lu2O3Un2O3和Al2O3的混合物，所述多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料中Lu203、ln203、Al2O3和ZrO2的摩尔比为X: x: x: (100_3x)，其中x满足:4彡x彡8。上述的一种多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料，其特征在于，所述多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料中Lu203、In203、Al203和ZrO2的摩尔比为5: 5: 5: 85。上述的一种多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料，其特征在于，所述多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀 热障涂层材料中Lu203、In203、Al203和ZrO2的摩尔比为6: 6: 6: 82。上述的一种多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料，其特征在于，所述球磨的速率为100r/min 400r/min,所述球磨的时间为Ih 4h。将本专利技术多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料采用等离子喷涂工艺或电子束物理气相沉积工艺制备抗熔盐腐蚀热障涂层。等离子喷涂制备多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层的工作原理为:等离子喷枪形成高温高速等离子射流，送粉气流推动本专利技术多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料进入等离子射流后，本专利技术多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料被迅速加热到熔融或半熔融状态，并被等离子射流加速，形成飞向基材的喷涂粒子束，粒子束中主剂(ZrO2)和稳定剂(Lu2O3Un2O3与Al2O3)之间发生扩散，形成Lu203、In2O3与Al2O3晶格掺杂ZrO2的粒子束，粒子束撞击到经过预处理的基材表面，形成Lu203、In2O3与Al2O3多元稳定氧化锆(四方相和亚稳四方相)抗熔盐腐蚀热障涂层。电子束物理气相沉积制备多元稳定本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料，其特征在于，由主剂和稳定剂混合球磨而成，所述主剂为ZrO2，所述稳定剂为Lu2O3、In2O3和Al2O3的混合物，所述多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料中Lu2O3、In2O3、Al2O3和ZrO2的摩尔比为x∶x∶x∶(100?3x)，其中x满足：4≤x≤8。
【技术特征摘要】
1.一种多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料，其特征在于，由主剂和稳定剂混合球磨而成，所述主剂为ZrO2,所述稳定剂为Lu2O3Un2O3和Al2O3的混合物，所述多元稳定氧化错抗熔盐腐蚀热障涂层材料中Lu203、In203、Al203和ZrO2的摩尔比为X: x: x: (100_3x),其中X满足:4彡X彡8。2.根据权利要求1所述的一种多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料，其特征在于，所述多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层材料中...
【专利技术属性】
技术研发人员：华云峰，王彦峰，王宝云，李争显，杜继红，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：
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