一种航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109440046A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811449358.7C23C4/11(2016.01)(22)申请日2018.11.30(71)申请人中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司地址110043辽宁省沈阳市大东区东塔街6号(72)发明人王博程玉贤芦国强王璐张春刚(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人宁佳(51)Int.Cl.C23C4/129(2016.01)C23C4/134(2016.01)C23C4/073(2016.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称一种航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层及其制备方法(57)摘要本发明的一种航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层及其制备方法，属于航空发动机技术领域，热障涂层包括MCrAlY底层，MCrAlY过渡层和YSZ面层，厚度分别为0.03～0.1mm，0.03～0.1mm和0.1～0.3mm。制备方法为：超音速喷涂MCrAlY底层+等离子喷涂MCrAlY过渡层+真空热处理+等离子喷涂YSZ面层，控制相应参数，制得热障涂层。该方法制备的热障涂层，生产成本低，抗氧化性能好、结合强度高，涂层1100℃抗冷热循环性能也大幅提高，显著提高了涂层的使用寿命和可靠性，具有非常广阔的市场前景。CN109440046ACN109440046A权利要求书1/2页1.一种航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层，其特征在于，包括MCrAlY底层，MCrAlY过渡层和YSZ面层，所述的MCrAlY底层厚度为0.03～0.1mm，所述的MCrAlY过渡层厚度为0.03～0.1mm，所述的YSZ面层厚度为0.1～0.3mm。2.根据权利要求1所述的一种航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层，其特征在于，所述的MCrAlY底层表面粗糙度Ra为7～9μm，MCrAlY过渡层表面粗糙度Ra为11～12μm。3.根据权利要求1所述的一种航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层，其特征在于，所述的航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层经测试，拉伸结合强度为38.4～40.90MPa，在1100℃抗冷热循环达到834～1283次。4.权利要求1所述的航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，MCrAlY底层喷涂：(1)取航空发动机或燃气轮机叶片，将其进行除油去污与干吹砂后，完成预处理；(2)采用超音速喷涂MCrAlY粉末，形成MCrAlY底层，厚度为0.03～0.1mm；步骤2，MCrAlY过渡层喷涂：在MCrAlY底层表面，进行等离子喷涂MCrAlY粉末，形成MCrAlY过渡层，厚度为0.03～0.1mm；步骤3，YSZ面层喷涂：在MCrAlY过渡层表面，进行等离子喷涂YSZ粉末，形成YSZ面层，厚度为0.1～0.3mm，制得航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层。5.根据权利要求4所述的航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤1(2)中，MCrAlY粉末中各成分及质量百分比为Co：35～38％，Cr：20.～24％，Al：8～10％，Y：0.4～0.8％，余量为Ni及不可避免杂质，NiCrAlY粉末粒度范围：18～45μm。6.根据权利要求4所述的航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤1(2)中，MCrAlY底层超音速喷涂参数为：采用的喷气燃料航空煤油压力为100～130psi，流量为6～8scfh，氧气压力为121～141psi，氧气流量为1690～1710scfh，喷涂距离为350～370mm，采用氩气进行送粉，送粉速率为60～65g/min。7.根据权利要求4所述的航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，NiCrAlY粉末粒度范围：38～96μm，等离子喷涂MCrAlY过渡层的喷涂参数为：粉末加热的主气为氩气，流量为110～130scfh，次气为氢气，流量为1～3scfh，喷涂距离为120～150mm，送粉速率为35～55g/min，电流为700～800A。8.根据权利要求4所述的航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，喷涂MCrAlY过渡层后，对MCrAlY涂层进行真空热处理，真空压强＜6.65×10-2Pa，热处理温度为870～1060℃，升温速率为7℃/min，保温时间为3～5h；之后冷却至80℃后，进行步骤3的喷涂。9.根据权利要求4所述的航空发动机及燃气轮机叶片用热障涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，YSZ粉末中各成分及质量百分比为Y2O3：7～8％，余量为ZrO2，YSZ粉末粒度范围：11～1