[發(fā)明專利]TiSi2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210097787.2
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114368969A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜伯晨;王建濤;曹將棟;代云龍;洪曉辰;韓天天;張彤;李秋儀
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/626;C23C24/00
• 代理公司: 蘇州三英知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32412
• 代理人: 朱如松

本發(fā)明公開了一種TiSi₂摻雜Gd₂Zr₂O₇陶瓷材料、制備方法及熱障涂層，其設(shè)計思想是利用TiSi₂這種斷裂韌性優(yōu)良的材料對Gd₂Zr₂O₇熱障涂層陶瓷材料進行摻雜，改變原內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)的有序度，以此來達(dá)到增韌效果，同時也可以改善熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率等相關(guān)熱物理性能，從而解決原Gd₂Zr₂O₇材料存在的相關(guān)問題。本發(fā)明對比已有發(fā)明和技術(shù)具有以下顯著優(yōu)點：摻雜不同含量的TiSi₂后的Gd₂Zr₂O₇熱障涂層陶瓷材料在1500℃下仍然能夠保持良好的高溫相穩(wěn)定性和較好的抗燒結(jié)性，與傳統(tǒng)的Gd₂Zr₂O₇熱障涂層陶瓷層材料相比，本發(fā)明在高溫下具有更高的熱膨脹系數(shù)以及更低的熱導(dǎo)率，同時具有更好的斷裂韌性,適合作為耐高溫的熱障涂層陶瓷層材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于高溫隔熱防護材料，特別是關(guān)于一種TiSi₂摻雜Gd₂Zr₂O₇陶瓷材料、制備方法及熱障涂層。

背景技術(shù)

當(dāng)今，航空航天發(fā)動機、燃?xì)廨啓C的發(fā)展趨勢主要是增加發(fā)動機的流量比、推重比、提高發(fā)動機部件在嚴(yán)酷環(huán)境下的熱效率、降低燃料消耗以及提升熱端部件的工作壽命等。為了達(dá)到提高效率、節(jié)約能源的要求，對于發(fā)動機的熱端部件，特別是燃燒室的工作溫度不斷在提高，其工作溫度幾乎是以每年15℃的速率快速上升，燃?xì)鈮毫Ρ忍岣吡私?倍，燃?xì)鉁囟纫殉^1650℃，而現(xiàn)有的高溫合金材料和冷卻技術(shù)并不能滿足當(dāng)前的狀況要求，在這種情況下，具有隔熱、耐腐蝕和抗高溫氧化等性能的熱障涂層技術(shù)逐漸發(fā)展成為解決發(fā)動機熱端部件高溫使用難題的有效途徑之一，并且逐步成為研究的熱點。

典型的熱障涂層的結(jié)構(gòu)分為三部分：基體、粘結(jié)層、陶瓷層，陶瓷層起著隔熱的作用，粘結(jié)層起到抗氧化腐蝕、增強陶瓷層和基體的結(jié)合力以及緩和熱失配的作用，粘結(jié)層的成分主要是MCrAlY，陶瓷層主要有以下幾種體系：1、部分穩(wěn)定的氧化鋯體系：就是在ZrO₂中加入Y²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ce⁴⁺等離子半徑與Zr⁴⁺離子半徑相差小于12％的陽離子(通常以相應(yīng)的氧化物形式加入)以一種或者多種共滲的方式進行ZrO₂穩(wěn)定。2、稀土焦綠石或螢石結(jié)構(gòu)化合物體系：這是一大類具有相似結(jié)構(gòu)的化合物，其化學(xué)通式可寫作A₂B₂O₇，其中A為稀土元素，B為某種四價元素。從晶體學(xué)角度，焦綠石結(jié)構(gòu)亦可看作是一種存在“有序缺陷”的螢石結(jié)構(gòu)。它具有比YSZ陶瓷更低的楊氏模量、更低的熱導(dǎo)率和更好的高溫相穩(wěn)定性，因此可以在更高的溫度進行使用，符合高溫材料的發(fā)展趨勢。3、其他結(jié)構(gòu)化合物體系：稀土磷酸鹽體系、磁鉛石結(jié)構(gòu)化合物、石榴石結(jié)構(gòu)化合物以及鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鋯酸鹽等。