[發(fā)明專利]一種熱障涂層材料、其制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111196349.3
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN113930710B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃繼波;黃仁忠;張小鋒;王衛(wèi)澤;黃新春
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省科學(xué)院新材料研究所
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/11;C23C4/073
• 代理公司: 北京超凡宏宇知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11463
• 代理人: 覃蛟

1.一種熱障涂層材料，其特征在于，包括合金基體和在所述合金基體上依次沉積的粘結(jié)層、陶瓷過渡層和陶瓷面層，所述陶瓷過渡層的孔隙率為1-8%，所述陶瓷面層包括具有多個微裂紋的涂層基體和嵌入所述涂層基體中的多孔陶瓷顆粒；所述陶瓷面層中的每個所述微裂紋均沿涂層厚度方向延伸，且與所述涂層基體的軸線的夾角均為0-45°；

所述陶瓷面層是利用等離子噴涂的方式形成，利用顆粒團(tuán)聚燒結(jié)型陶瓷粉末形成具有多個微裂紋的涂層基體，利用多孔形貌的陶瓷顆粒形成嵌入所述涂層基體中的多孔陶瓷顆粒；

具有多個微裂紋的涂層基體的制備過程包括：采用顆粒團(tuán)聚燒結(jié)型陶瓷粉末在等離子噴涂中融化形成沉積體，通過對所述沉積體進(jìn)行快速冷卻，使所述沉積體在熱應(yīng)力作用下形成微裂紋；在所述涂層基體進(jìn)行涂層沉積之前，將待噴涂樣件預(yù)熱到400-700℃；

嵌入所述涂層基體中的多孔陶瓷顆粒的形成過程包括：利用多孔形貌的陶瓷顆粒從遠(yuǎn)離等離子焰流高溫段的區(qū)域獨(dú)立噴射嵌入至所述涂層基體中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱障涂層材料，其特征在于，每個所述微裂紋與所述涂層基體的軸線的夾角均為0-20°。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱障涂層材料，其特征在于，所述微裂紋的分布密度為1000-8000條/mm²。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱障涂層材料，其特征在于，每個所述微裂紋的長度為10-100μm，寬度為0.1-2μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱障涂層材料，其特征在于，所述陶瓷面層的厚度為50-2000μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱障涂層材料，其特征在于，所述陶瓷面層的厚度為200-1000μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱障涂層材料，其特征在于，所述陶瓷過渡層的厚度為10-100μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱障涂層材料，其特征在于，所述陶瓷過渡層的厚度為20-60μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱障涂層材料，其特征在于，所述陶瓷面層中的所述多孔陶瓷顆粒的粒徑為5-100μm，顆粒的分布密度為500-10000個/mm²。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱障涂層材料，其特征在于，所述陶瓷面層中的所述多孔陶瓷顆粒的粒徑為20-50μm，顆粒的分布密度為2000-5000個/mm²。

11.權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述熱障涂層材料的制備方法，其特征在于，包括：在所述合金基體上沉積粘結(jié)層，在所述粘結(jié)層上沉積陶瓷過渡層，在所述陶瓷過渡層上形成陶瓷面層；

所述陶瓷面層是利用等離子噴涂的方式形成，利用顆粒團(tuán)聚燒結(jié)型陶瓷粉末形成具有多個微裂紋的涂層基體，利用多孔形貌的陶瓷顆粒形成嵌入所述涂層基體中的多孔陶瓷顆粒；

具有多個微裂紋的涂層基體的制備過程包括：采用顆粒團(tuán)聚燒結(jié)型陶瓷粉末在等離子噴涂中融化形成沉積體，通過對所述沉積體進(jìn)行快速冷卻，使所述沉積體在熱應(yīng)力作用下形成微裂紋；在所述涂層基體進(jìn)行涂層沉積之前，將待噴涂樣件預(yù)熱到400-700℃；

嵌入所述涂層基體中的多孔陶瓷顆粒的形成過程包括：利用多孔形貌的陶瓷顆粒從遠(yuǎn)離等離子焰流高溫段的區(qū)域獨(dú)立噴射嵌入至所述涂層基體中。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于，用于形成所述涂層基體的粉末粒徑為20-100μm。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法，其特征在于，采用壓縮空氣或水冷的方式對所述沉積體進(jìn)行快速冷卻。