一种原位合成制备复合热障涂层的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102925843A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102925843A(43)申请公布日2013.02.13(21)申请号201210412196.6(22)申请日2012.10.25(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人梁工英祝超丁秉钧王铁军虞烈(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.C23C4/10(2006.01)C23C4/12(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图11页(54)发明名称一种原位合成制备复合热障涂层的方法(57)摘要本发明公开了一种原位合成制备复合热障涂层的方法，将R2O3和ZrO2粉体混合球磨后的R2O3/ZrO2混合粉末和YSZ粉末混合；用等离子喷涂方法喷涂在高温合金基体上的粘结层表面，然后置于电阻炉中，在空气条件，1000-1400°C下进行烧结，制备出R2Zr2O7弥散分布的YSZ陶瓷层。由本发明方法制备的陶瓷层消除了R2Zr2O7稀土锆酸盐陶瓷层与YSZ陶瓷层的层界面，使得热障涂层具有高温相稳定性，与传统的YSZ相比具有较低的热导率，且降低了陶瓷层的透氧率；与单纯的稀土锆酸盐陶瓷层相比使用寿命增长，可以满足热端部件长期服役和抗高温氧化等要求。CN10295843ACN102925843A权利要求书1/1页1.一种原位合成制备复合热障涂层的方法，其特征在于：将R2O3粉体、ZrO2粉体及YSZ粉末混合均匀后，将该混合粉末喷涂在高温合金基体上的粘结层表面，最后放置于电阻炉中进行烧结，使R2O3相和ZrO2相反应生成的锆酸盐相，弥散分布在YSZ陶瓷层中，其中，R为Nd，Sm，Eu，Gd或Tb中的一种或两种以上组合。2.如权利要求1所述的一种原位合成制备复合热障涂层的方法，其特征在于：R2O3粉体、ZrO2粉体及YSZ粉末采用以下方法混合：先将R2O3粉体、ZrO2粉体通过球磨混合，然后再与YSZ粉末混合。3.如权利要求2所述的一种原位合成制备复合热障涂层的方法，其特征在于：R2O3粉体和ZrO2粉体的摩尔比为1:2。4.如权利要求3所述的一种原位合成制备复合热障涂层的方法，其特征在于：球磨后的R2O3/ZrO2混合粉末和YSZ粉末的摩尔比为1:4-4:1。5.如权利要求1或3所述的一种原位合成制备复合热障涂层的方法，其特征在于：喷涂参数：电压74V，电流650A，送粉率60g·min-1，氩气流速2550L·h-1，氢气流速425L·h-1，喷涂距离80-150mm。6.如权利要求1或3所述的一种原位合成制备复合热障涂层的方法，其特征在于：烧结温度为1000-1400°C，时间为2-10小时。7.一种原位合成制备复合热障涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：a将摩尔比为1:2的R2O3和ZrO2粉体混合球磨，R为Nd，Sm，Eu，Gd或Tb中的一种或两种以上组合；b将球磨后的R2O3/ZrO2混合粉末和YSZ粉末以摩尔比为1:4-4:1混合；c将步骤b得到的混合粉末用等离子喷涂方法喷涂在高温合金基体上的粘结层表面，喷涂参数：电压74V，电流650A，送粉率60g·mi-1，氩气流速2550L·h-1，氢气流速425L·h-1，喷涂距离80-150mm；d将喷涂后的热障涂层陶瓷层置于电阻炉中，在空气条件下进行烧结，制备出R2Zr2O7弥散分布的YSZ陶瓷层，烧结温度为1000-1400°C，时间为2-10小时。2CN102925843A说明书1/4页一种原位合成制备复合热障涂层的方法【技术领域】[0001]本发明涉及热障涂层领域，特别涉及一种用于燃气涡轮发动机高温部件的热障涂层陶瓷层的制备方法。【背景技术】[0002]燃气涡轮发动机被广泛的应用于飞机，船舶，车辆和发电机组。在过去的50年间，典型燃气轮机的涡轮前温度已经从960℃提高到了1500-1600℃，而涡轮机叶片多由Ni基（或Co基）高温合金构成，这一温度已慢慢接近其熔点。在叶片表面制备一层阻碍高温火焰和基体直接接触的陶瓷材料，就能实现提高使用温度，降低系统冷却要求的目的。这部分起到隔热和抗氧化作用的涂层系统，就是所谓的热障涂层。[0003]通常，100-500μm的TBCs就能使叶片基体温度下降100-300℃，这相当于人类经过30年才能在提高高温合金使用温度方面取得的进展。因此，热障涂层材料在航空航天、动力发电、原子能设备等诸多方面得到了广泛的应用，并取得了良好的社会和经济效益。如何进一步改善和延长热障涂层的实用性能和使用寿命，也成为近年来研究的热点问题。[0004]Y2O3部分稳定的ZrO2陶瓷（YSZ）是一种相对理想的陶瓷层材料，因为它具有较低的热导率