[发明专利]用于热屏障的微开裂和耐腐蚀性的整体烧结方法

说明书

使用等离子弧焊炬通过热喷涂将YSZ类陶瓷层沉积在粘结底层上，所述粘结底层自身沉积在要保护的部件上。通过用等离子弧焊炬的束流扫描陶瓷层进行烧结后处理，在此扫描过程中，束流在陶瓷层(C)表面上的撞击点的温度为1300℃～1700℃。

技术领域

本发明涉及热屏障。

它更具体地涉及具有横向微裂纹的YSZ陶瓷(C)类的热屏障。

背景技术

在飞机涡轮机中就像在陆基涡轮机中一样，诸如燃烧室、燃料供应喷嘴、分配器和高压涡轮叶片(HPD和HPP)的高压体的构成部件由耐熔“热屏障”类的绝热系统保护。

此系统的整体性对满足所保护的部件的性能要求来说是决定因素。

然而，在日常操作过程中，通常观察到与热气体造成的腐蚀有关的问题。在气体涡轮机中，腐蚀是沉积物表面上的多重爆炸(空化现象)产生的腐蚀和与发动机切断有关的热循环造成的腐蚀的综合结果。

在这两种情况中，结果是绝热厚度由于腐蚀或微剥落而减小，从而导致对下面基底的热保护更少。部件的寿命由此减短并且需要频繁修复，从而产生在维护机构和成本方面上的问题。

对于由电子束物理气相沉积(EBPVD)所沉积的热屏障，由大气等离子喷涂(APS)获得的具有横向微裂纹的热屏障是目前最好的涂层，同时满足耐腐蚀的要求和耐热循环的要求。

这种技术特别用于固体圆形部件，诸如燃烧室的部件；或者用于较小的部件，诸如煤油注射喷嘴。

如图1所示，沉积在部件P上的热屏障TB则通常由以下结构组成：

MCrAlY类(M对应于Ni、Co、Fe和NiCo)的合金沉积物的底层BSL，形成所谓的粘结底层(BSL)；

YSZ(由氧化钇Y₂O₃稳定的氧化锆ZrO₂)陶瓷(C)的隔热层C。

热屏障TB的BSL层和C层均使用等离子弧焊炬的热喷涂进行沉积。

对于所述热屏障的实例，有利地能够参考专利申请FR2854166，它描述了一种获得具有横向微裂纹(具有垂直于基底的主向量)的具有陶瓷(C)层C和粘结底层(BSL)的热屏障的方法，该横向微裂纹赋予热屏障以一定的柔韧性并且吸收在基底/热屏障界面上和在热屏障中的多个差热-膨胀循环。

发明内容

本发明的一个总体目标是在部件(例如涡轮部件)中改进包括具有横向微裂纹的YSZ陶瓷层(C)的热屏障的耐腐蚀性和耐微剥落性。

本发明进一步的目的是改进绝热YSZ陶瓷(C)层C的耐腐蚀性并同时保持操作范围(特别是耐温性的范围)几乎等同，而无需显著改变热屏障的总生产时间和成本。

为此，本发明提出了一种获得具有横向微裂纹的热屏障的方法，其中，使用等离子弧焊炬通过热喷涂将YSZ类的陶瓷(C)层C沉积在粘结底层(BSL)上，所述粘结底层(BSL)自身沉积在要保护的部件。用等离子弧焊炬的束流扫描陶瓷(C)层C进行烧结后处理，在此扫描过程中，束流在陶瓷(C)层C上的撞击点的温度为1300℃～1700℃，优选为1400℃～1450℃。

实际上已知，在空气中YSZ类的陶瓷(C)能在等于或大于1300℃的温度下烧结。

在此处和本文其余部分中，烧结是指使材料(例如粉末)强化的处理，通过供应能量(热、机械、激光、等离子焊炬……)使系统的能量最小化而不使至少一种组成部分熔融来实现。陶瓷(C)层的所述烧结使其硬化；它减少了孔隙率并产生了改进的耐腐蚀性。

为了进行烧结，陶瓷(C)必须保持在如下范围内：

温度足够高以使烧结反应能发生，和