[發明專利]一種陶瓷纖維/晶須強化復合熱障涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201610172208.0
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105755418B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 白宇;王俊文;于方麗
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C23C4/10
• 分類號: C23C4/10;C23C4/134;C23C24/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李宏德

1.一種陶瓷纖維/晶須強化復合熱障涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，制備陶瓷纖維/晶須與陶瓷基材料的復合粉體，陶瓷纖維/晶須在復合粉體中的質量比為31％-95％；

步驟2，以步驟1得到的復合粉體為原料，采用等離子噴涂或激光熔覆的方法使得陶瓷纖維/晶須均勻彌散地分布于制備得到的涂層之中，從而得到陶瓷纖維/晶須增韌復合熱障涂層；

采用等離子噴涂時，調節等離子噴涂電流為312-814A，主氣為35.3-75.0slpm；采用激光熔覆時，輸出功率選擇為0.5-10kW。

2.根據權利要求1所述的一種陶瓷纖維/晶須強化復合熱障涂層的制備方法，其特征在于，步驟2中采用等離子噴涂時，調節等離子噴涂電壓為72.6-133V、輔氣通量為11.8-27.0slpm、噴涂距離為70-110mm、送粉率為30-40g·min^-1，輔氣采用氫氣。

3.根據權利要求1所述的一種陶瓷纖維/晶須強化復合熱障涂層的制備方法，其特征在于，步驟2中采用激光熔覆時，掃描速度選擇為2-20mm/s，光斑直徑為1.8-5.0mm。

4.根據權利要求1所述的一種陶瓷纖維/晶須強化復合熱障涂層的制備方法，其特征在于，所述的陶瓷纖維/晶須材料包括碳化硅、氮化硅、氧化鋯、氧化鋁或莫來石中的任意一種。

5.根據權利要求1所述的一種陶瓷纖維/晶須強化復合熱障涂層的制備方法，其特征在于，所述的陶瓷基材料包括氧化釔含量為2-6mol％的氧化釔部分穩定二氧化鋯、稀土鋯酸鹽、鈰酸鑭、LaMgAl₁₁O₁₉、Y₃Al₅O₁₂及Pr₂O₃中的任意一種。

6.根據權利要求1所述的一種陶瓷纖維/晶須強化復合熱障涂層的制備方法，其特征在于，制備陶瓷纖維/晶須與陶瓷基材料的復合粉體時，采用噴霧干燥方法，具體包括如下步驟，

步驟a1，用聚乙烯醇制備出質量分數為2％的粘結劑溶液，分別將呈納米粉體的陶瓷基材料與粘結劑溶液充分混合，并在磁力攪拌器上攪拌均勻得到漿料，向混合均勻的漿料中加入質量分數為1-5％的聚乙烯作為分散劑，使粉體充分分散，然后加入纖維/晶須，制得陶瓷纖維/晶須漿料；

步驟a2，將步驟a1中的陶瓷纖維/晶須漿料通過噴霧干燥設備，并調節進料速度為20-50ml/min，進料溫度為20-80℃，進口溫度130-200℃，獲得陶瓷纖維/晶須與陶瓷基材料的復合粉體；其中陶瓷纖維/晶須在復合粉體中的含量為1％-95％。

7.根據權利要求1所述的一種陶瓷纖維/晶須強化復合熱障涂層的制備方法，其特征在于，制備陶瓷纖維/晶須與陶瓷基材料的復合粉體時，采用燒結破碎的方法，具體包括如下步驟，

步驟b1，將呈納米粉體的陶瓷纖維/晶須和陶瓷基材料放入行星球磨機中充分混合，然后加入質量分數為1-5％的聚乙烯醇溶液攪拌均勻后進行恒溫干燥1-10h，在1000℃-1700℃真空或氬氣保護下燒結0.5-5h后冷卻至室溫，最后破碎過篩，取直徑為10-60μm的粉體備用；

步驟b2，將步驟b1中制得的粉體材料過篩，篩選出直徑為40-60μm的粉體材料，將篩選出的粉體材料在200℃的溫度下保溫2h，去除其中含有的聚乙烯醇及多余的雜質，使得陶瓷纖維/晶須均勻分布在復合粉體中，獲得陶瓷纖維/晶須與陶瓷基材料的復合粉體；其中陶瓷纖維/晶須在復合粉體中的含量為1％-95％。

8.由權利要求1-7中任意一項所制備的一種陶瓷纖維/晶須強化復合熱障涂層，復合熱障涂層中纖維/晶須作為強化相，分布于已凝固的熔融陶瓷液滴的相鄰攤片中以及相鄰攤片的片層間未結合區域中。