[發明專利]纖維增強的高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料及制備和應用

無效

• 申請號: 200910061315.6
• 申請日: 2009-03-27
• 公開（公告）號: CN101518968A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 程旭東;勵德亮;閔捷;肖巍;張琦;孟令娟;李光磊;王珂;王輝;萬倩
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B32B9/04
• 分類號: B32B9/04;B32B15/04;B32B18/00;B32B17/02;B32B33/00;B32B37/02;C04B35/48;C04B35/505;C04B35/80
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王守仁

1.一種高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料，含有一種主要由粒度為10～100nm部分穩定化的ZrO₂/Y₂O₃粉、燒蝕輔料團聚制備而成的高溫熱障與燒蝕防熱雙重效果的復合涂層材料，其特征是一種纖維增強的高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料，該材料有多層結構，具體是：在噴涂粘接底層的金屬基體工件表面，依次是起“混凝土”作用的噴涂層及位于噴涂層之間的起“鋼筋”作用的增強層；噴涂層是通過等離子噴涂工藝噴涂上述復合涂層粉末而形成的層狀結構，噴涂層至少有3層；增強層是用高溫纖維絲對噴涂層進行平行或交錯纏繞一至兩次而形成的，高溫纖維絲的使用溫度≥700℃。

2.根據權利要求1所述的高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料，其特征是該材料有四層噴涂層，由內向外，它們的厚度分別為0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.45mm。

3.根據權利要求1所述的高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料，其特征是高溫纖維絲為玻璃纖維絲、碳纖維絲或碳化硅纖維絲。

4.一種高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料的制備方法，采用了一種主要由粒度為10～100nm部分穩定化的ZrO₂/Y₂O₃粉、燒蝕輔料團聚制備而成的高溫熱障與燒蝕防熱雙重效果的復合涂層材料，其特征是用使用溫度≥700℃的高溫纖維絲對所述復合涂層材料進行增強，在增強的過程中，先對粗化后噴涂了粘接底層的金屬基體工件表面用等離子噴涂工藝制備一層層狀結構復合涂層，再用高溫纖維絲纏繞一至兩次，其中，復合涂層材料起“混凝土”作用，高溫纖維絲起“鋼筋”作用；重復此噴涂與纏繞過程，在最后1次纏繞后再噴涂1層涂層，得到具有“鋼筋混凝土”結構的高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料，該材料是一種纖維增強的高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征是采用包括以下步驟的方法：

(1)基體的制備：利用壓縮空氣將硬質磨料高速噴射金屬基體工件表面，使其粗化；在粗化處理過的金屬基體工件表面噴涂厚0.8～1.2μm的鎳包鋁(Ni/Al)或NiCoCrAlY自粘接底層，得到基體；

(2)噴涂：在基體表面用等離子噴涂-180～+325目的復合涂層粉末，形成起“混凝土”作用的層狀結構噴涂層，噴涂層厚度為0.2～0.5mm，

(3)纏繞：在噴涂過后的基體上纏繞一層高溫纖維絲，每層中相鄰兩根平行纖維絲間距為0.8～1.0mm，平行或交錯纏繞，形成起“鋼筋”作用的增強層；

重復上述噴涂與纏繞過程，在最后1次纏繞后再噴涂1次，得到所述的高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料有四層噴涂層，由內向外，這四層噴涂層的厚度分別為0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.45mm。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述的高溫纖維絲為玻璃纖維絲、碳纖維絲或碳化硅纖維絲。

8.根據權利要求5所述的高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料的制備方法，其特征在于：在噴涂層表面上采用相互平行的單束絲纏繞和網狀兩束絲交叉纏繞兩種方式，其中，采用相互平行的單束絲纏繞時，相鄰兩層纖維絲的纏繞之間的夾角呈60至90度。

9.根據權利要求4至8中任一權利要求所述的制備方法，其特征是所制得的高溫熱障復合陶瓷厚涂層材料，其采用等離子噴涂技術涂覆在大氣層中各種高速運動的飛行器表面，起到高溫熱障與燒蝕復合保護層的作用。