[發(fā)明專利]一種抗燒結(jié)長(zhǎng)壽命雙層柱狀結(jié)構(gòu)熱障涂層及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910093357.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN109763091A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李廣榮;王麗爽;楊冠軍;劉梅軍;劉宏;李成新;李長(zhǎng)久
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C4/134
• 分類號(hào): C23C4/134;C23C4/06;C23C4/11
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種抗燒結(jié)長(zhǎng)壽命雙層柱狀結(jié)構(gòu)熱障涂層，其特征在于，包括自下至上依次設(shè)置的增韌層(3)和隔熱層(4)，所述增韌層(3)包括由第一熱障涂層材料形成的若干層第一片層單元(6)；所述隔熱層(4)包括交替設(shè)置的第一涂層和第三片層單元(8)，所述隔熱層(4)的底層為第一涂層，隔熱層(4)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)，所述第二片層單元(7)由第二熱障涂層材料粉末制成，所述第三片層單元(8)由第三熱障涂層材料粉末制成，且所述第一片層單元(6)和所述第二片層單元(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％；所述隔熱層(4)和所述增韌層(3)被所述縱向縫隙(5)分割為柱狀；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(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗燒結(jié)長(zhǎng)壽命雙層柱狀結(jié)構(gòu)熱障涂層，其特征在于，所述隔熱層(4)內(nèi)沿?zé)崃鞣较蛳噜彽牡谌瑢訂卧?8)之間有M層第二片層單元(7)，M為10-100內(nèi)的自然數(shù)；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％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗燒結(jié)長(zhǎng)壽命雙層柱狀結(jié)構(gòu)熱障涂層，其特征在于，所述增韌層(3)內(nèi)第一片層單元(6)的層間結(jié)合率不低于50％；所述隔熱層(4)內(nèi)第二片層單元(7)的層間結(jié)合率不高于30％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗燒結(jié)長(zhǎng)壽命雙層柱狀結(jié)構(gòu)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(nèi)微裂紋(101)；所述隔熱層(4)中，相鄰兩層第二片層單元(7)之間具有第二層間微孔隙(92)，同層第二片層單元中，相鄰第二片層單元(7)之間具有第二層內(nèi)微裂紋(102)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗燒結(jié)長(zhǎng)壽命雙層柱狀結(jié)構(gòu)熱障涂層，其特征在于，所述第一片層單元(6)和所述第二片層單元(7)在垂直于熱流方向的尺寸為5μm～40μm，沿?zé)崃鞣较虻某叽鐬?.5μm～5μm；所述第三片層單元(8)沿垂直于熱流方向的尺寸為10μm～300μm，沿平行于熱流方向尺寸為0.5μm～15μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的一種抗燒結(jié)長(zhǎng)壽命雙層柱狀結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在基體(1)上沉積100μm～150μm厚的金屬粘結(jié)層(2)；

步驟2、在金屬粘結(jié)層(2)上采用熱噴涂的方法沉積第一熱障涂層材料，形成增韌層(3)；

步驟3、采用混合噴涂的方法，在增韌層(3)上交替沉積第二熱障涂層材料和第三熱障涂層材料，形成隔熱層(4)；

步驟4、采用水流沖擊的方法，在隔熱層(4)和增韌層(3)內(nèi)制備縱向縫隙(5)，在隔熱層(4)和增韌層(3)上形成柱狀結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種抗燒結(jié)長(zhǎng)壽命雙層柱狀結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其特征在于，步驟2中，在沉積第一熱障涂層材料之前，先將基體(1)和金屬粘結(jié)層(2)預(yù)熱至300℃～500℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種抗燒結(jié)長(zhǎng)壽命雙層柱狀結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備，其特征在于，步驟3中，在沉積的過(guò)程中，基體(1)的溫度不超過(guò)200℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種抗燒結(jié)長(zhǎng)壽命雙層柱狀結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備，其特征在于，步驟3中，采用等離子噴涂沉積第二熱障涂層材料，采用懸浮液液料噴涂技術(shù)噴涂第三熱障涂層材料粉末3的懸浮液，第三熱障涂層材料粉末的懸浮液濃度為2mol/L～5mol/L。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種抗燒結(jié)長(zhǎng)壽命雙層柱狀結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備，其特征在于，步驟4包括以下步驟：

步驟4.1、在20min內(nèi)將隔熱層(4)和增韌層(3)及基體(1)同時(shí)加熱升溫至900℃～1400℃，且在900℃～1400℃停留時(shí)間不超過(guò)2min；

步驟4.2、采用水流沖擊隔熱層(4)和增韌層(3)，在10s內(nèi)使熱障涂層的溫度降至200℃。