[發明專利]抗燒結長壽命雙層梯度柱狀結構熱障涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201910093351.4
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109763090B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 李廣榮;王麗爽;楊冠軍;劉梅軍;劉宏;李成新;李長久
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/08;C23C4/11;C23C4/129;C23C24/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種抗燒結長壽命雙層梯度柱狀結構熱障涂層，其特征在于，包括自下至上依次設置在金屬粘結層(2)上的增韌層(3)和隔熱層(4)；所述增韌層(3)包括若干層第一片層單元(6)；所述隔熱層(4)包括N個亞層，N個亞層包括自下至上依次設置的第一亞層至第N亞層，N為2～20內的自然數，所述隔熱層(4)被縱向縫隙(5)分割為柱狀；不同亞層的厚度與其熱導率的比值相等，且自第一亞層(41)至第N亞層的熱導率等差遞減；

每個所述亞層包括交替設置的第一涂層和第三片層單元(8)，且所述亞層的底層為第一涂層，亞層中，非底層的第一涂層覆蓋其下方的第一涂層和第三片層單元(8)；所述第一涂層包括若干層第二片層單元(7)；所述第一片層單元(6)和第二片層單元(7)的片層致密度均大于90％；所述第三片層單元(8)的片層致密度小于60％；所述增韌層(3)的厚度占增韌層(3)和隔熱層(4)總厚度的10％～50％。

2.根據權利要求1所述的一種抗燒結長壽命雙層梯度柱狀結構熱障涂層，其特征在于，所述縱向縫隙(5)沿垂直于熱流方向的寬度為隔熱層(4)厚度的0.1％～3％，沿熱流方向的深度為隔熱層(4)厚度的10％～100％。

3.根據權利要求1所述的一種抗燒結長壽命雙層梯度柱狀結構熱障涂層，其特征在于，沿熱流方向相鄰的第三片層單元(8)之間有M層第二片層單元(7)，M為10-100內的自然數；所有所述第三片層單元(8)的體積為所有第二片層單元(7)和所有第三片層單元(8)總體積的10％～50％。

4.根據權利要求1所述的一種抗燒結長壽命雙層梯度柱狀結構熱障涂層，其特征在于，所述增韌層(3)內，第一片層單元(6)的層間的結合率不低于50％；所述隔熱層(4)內所有亞層內的第二片層單元(7)的層間結合率小于或等于50％。

5.根據權利要求1所述的一種抗燒結長壽命雙層梯度柱狀結構熱障涂層，其特征在于，所述第一亞層(41)至第N亞層的熱導率的公差為0.1W/m·K～0.5W/m·K。

6.根據權利要求1所述的一種抗燒結長壽命雙層梯度柱狀結構熱障涂層，其特征在于，所述增韌層(3)中，相鄰兩層第一片層單元(6)之間具有第一層間微孔隙(91)，同一層第一片層單元中，相鄰第一片層單元(6)之間具有第一層內微裂紋(101)；所述隔熱層(4)中，相鄰兩層第二片層單元之間具有第二層間微孔隙(92)，同一層第二片層單元中，相鄰第二片層單元(7)之間第二層內微裂紋(102)。

7.根據權利要求1所述的一種抗燒結長壽命雙層梯度柱狀結構熱障涂層，其特征在于，所述第三片層單元(8)間隔設置在第一涂層上，且所述第三片層單元(8)覆蓋其下的第一涂層的表面積的10％～50％。

8.權利要求1至7中任一項所述的一種抗燒結長壽命雙層梯度柱狀結構熱障涂層的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1，在基體(1)上沉積100μm～150μm厚的金屬粘結層(2)；

步驟2，在金屬粘結層(2)上沉積第一熱障涂層材料，形成增韌層(3)；

步驟3，在增韌層(3)上自下至上依次沉積隔熱層(4)的N個亞層，并通過噴涂參數的調整，使不同亞層的厚度與其熱導率的比值相等，且亞層的熱導率由第一亞層(41)向第N亞層等差遞減；每個亞層的制作過程相同，均包括以下步驟：

步驟3.1、沉積第二熱障涂層材料，形成第一涂層；

步驟3.2、在第一涂層上噴涂第三熱障涂層材料粉末的懸浮液，形成第三片層單元(8)，然后重復步驟3.1～步驟3.2，直至各亞層達到設計厚度；

步驟4，采用水流沖擊的方法，在隔熱層(4)內制備縱向縫隙(5)，在隔熱層(4)中形成柱狀結構。