[發明專利]一種成分連續的非化學計量比鈮酸釓陶瓷涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 202010887380.0
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111960822A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 馮晶;王一濤;楊凱龍;陳琳;汪俊;種曉宇;張志東;李振軍;王峰
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學;陜西天璇涂層科技有限公司
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 李靜

本發明涉及熱障涂層技術領域，具體公開了一種成分連續的非化學計量比鈮酸釓陶瓷涂層及其制備方法，取兩種以上不同摩爾比為x的Gd₂O₃和Nb₂O₅粉末分別混合后分別進行燒結，得到多種燒結體；將多種燒結體分別粉碎后過篩得到多種非化學計量比的鈮酸釓陶瓷組份；將多種陶瓷組份分別混合成n份混合陶瓷粉體，n份混合陶瓷粉體中至少一種以上的陶瓷組份的體積分數為連續遞增或遞減的變化；將n份混合陶瓷粉體依次沉積到基體材料上得到成分連續的多元梯度涂層。通過本專利得到的多元梯度陶瓷涂層，既具備原非化學計量比鈮酸釓陶瓷的高韌性，同時通過實驗檢測得到熱導率未超過1.25W·m^?1·K^?1，滿足熱障涂層對低熱導率的需求。

技術領域

本發明涉及熱障涂層技術領域，特別涉及一種成分連續的非化學計量比鈮酸釓陶瓷涂層及其制備方法。

背景技術

熱障涂層是航空發動機和燃氣輪機在全新合金冷卻技術和全陶瓷發展方向的一個結合，目前廣泛應用于航空發動機工業，因其具有低熱導率、高熱膨脹系數、抗燒結、高溫穩定性良好等優點，主要應用在發動機的高溫部件，在高溫燃氣和合金部件基體之間提供一個低熱導的熱屏蔽層，降低發動機葉片的工作溫度，抵抗燃氣粒子沖擊從而保護航空發動機的使用壽命。

目前廣泛使用的主要有氧化釔穩定氧化鋯(YSZ)和稀土鋯酸鹽(RE₂Zr₂O₇)等，但均存在一定程度的不足：YSZ使用溫度較低(≦1200℃)，熱導率相對較高(2.5W.m^-1k^-1)；而RE₂Zr₂O₇則存在熱膨脹系數較低的問題，其它具有優良熱學性能的氧化物陶瓷，例如稀土鈰酸鹽(RE₂Ce₂O₇)、稀土磷酸鹽(REPO₄)和稀土硅酸鹽(RE₂SiO₅)等，但它們無法而完全取代YSZ作為熱障涂層使用，這是由于YSZ在高溫下存在著鐵彈性相變，使得YSZ在高溫下依然具有良好的力學性能。

尋找具有優良力學性能的新型鐵彈體陶瓷材料是取代當前使用的熱障涂層的關鍵一步，鈮酸釓陶瓷(Gd₃NbO₇)具有與稀土鉭酸鹽相近的熱-力學性質，是一種潛在的熱障涂層材料，其缺點在于韌性較差，熱導率較高，難以直接作為熱障涂層和環境涂層使用，基于這樣的問題，有研究通過改變鈮酸鹽陶瓷中陽離子的摩爾比，以得到一種非化學計量比的鈮酸釓來解決這樣的問題，發現其韌性得到提升的同時，熱導率也得到改善，但目前通過實驗論證該熱導率依然偏高，因此如何進一步降低鈮酸釓陶瓷的熱導率是本申請要解決的重點問題。

發明內容

本發明提供了一種成分連續的非化學計量比鈮酸釓陶瓷涂層及其制備方法，以解決現有技術中通過改變鈮酸鹽陶瓷中陽離子的摩爾比，雖韌性得到提升，但熱導率依舊偏高的問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種成分連續的非化學計量比鈮酸釓陶瓷涂層及其制備方法，包括多元梯度涂層，且包括兩種以上不同化學計量比得到的鈮酸釓陶瓷組份，多元梯度涂層中至少一種以上的陶瓷組份的體積分數連續遞增或遞減的變化。

本技術方案的技術原理和效果在于：

1、本方案中通過對兩種以上不同化學計量比得到的鈮酸釓陶瓷組份進行設計，得到多元梯度涂層，即涂層中至少一種陶瓷組份的體積分數是在連續的遞增或連續的遞減變化，這樣的方式能夠保證多元梯度涂層具備原本不同化學計量比下鈮酸釓的高韌性，同時其熱導率也大幅度的下降，通過實驗檢測得到熱導率未超過1.25W·m^-1·K^-1，滿足熱障涂層對低熱導率的需求。