[发明专利]一种形成于金属部件表面的阻尼涂层及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料表面涂层领域，尤其涉及一种形成于金属部件表面的阻尼涂层及其制备方法。本发明的阻尼涂层由均匀混合的氧化钇稳定氧化锆和氧化钇沉积于金属部件的表面形成；制备方法，包括步骤：1)阻尼材料配制：将质量百分含量为85％‑92％的氧化钇稳定氧化锆(YSZ)和质量百分含量为8％‑15％的氧化钇混合均匀配置成阻尼涂料，2)阻尼涂层：采用物理气相沉积的方法在金属部件表面上进行阻尼涂层。采用本发明制备出的阻尼涂层具有强度高、不易老化、不易开裂和不易剥落的特点，同时，具有该阻尼涂层的金属部件的动刚度增大、抗震能力增强并且可有效地降低金属部件的振动水平。

技术领域

本发明属于金属材料表面涂层领域，尤其涉及一种形成于金属部件表面的阻尼涂层及其制备方法。

背景技术

旋转机械不断向高转速、高温、高压方向发展，其零部件，特别是如航空发动机各类金属叶片由振动引起的疲劳故障越来越多，成为目前亟待解决的重要技术难题。由于此类机械结构在修改结构或减轻外激励等方面受到限制，如何进行有效的振动抑制、降低振动水平和减少振动损伤故障发生的可能性成为急需研究解决的问题。

作为界面阻尼的一种主要方法利用涂层阻尼的被动减振方法来降低振动水平逐渐引起人们的关注。其实阻尼就是材料本身对能量的吸收和耗散作用，在涂层阻尼技术中不论哪种阻尼涂层都是围绕如何把受激振动能转化为其它形式的能(如热能、变形能等)而使系统尽快恢复到受激前的状态。为实现减振目的现有技术是通过在零部件表面粘贴橡胶或涂覆其它粘弹性材料，利用这些有机树脂高分子聚合物材料的阻尼特性。但目前这些涂料的环境稳定性差，使用温度范围窄，强度低，易老化、开裂和剥落，同时这类材料也存在着有毒、易燃、污染环境等缺点，因此严重影响了其性能的发挥和在实际零部件上的应用。

这就促使针对硬质涂层阻尼特性的研究逐渐被人们所关注。对于大部分陶瓷和金属类硬质涂层的阻尼性能的解释是涂层的阻尼能力来源于涂层的内摩擦和其他微观机制。因此采用硬质涂层可以有效的解决上述问题。目前，国内外关于旋转机械叶片等薄壁构件氧化钇稳定氧化锆(简称为YSZ)涂层的研究多是集中于抗高温、抗热蚀的热障陶瓷涂层的研究，对于阻尼涂层的研究则非常少。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决传统有机树脂高分子聚合物材料作为阻尼涂料的强度低、易老化、易开裂和易剥落的问题，本发明提供了一种形成于金属部件表面的阻尼涂层及其制备方法。

(二)技术方案

为了达到上述的目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种形成于金属部件表面的阻尼涂层，所述阻尼涂层的材料包括均匀混合的氧化钇稳定氧化锆和氧化钇，其中所述氧化钇稳定氧化锆的质量百分含量为85％-92％，所述氧化钇的质量百分含量为8％-15％；所述均匀混合的氧化钇稳定氧化锆和氧化钇沉积形成于金属部件表面。

进一步的，所述氧化钇稳定氧化锆的氧化钇质量分数为8％。

更进一步的，所述金属部件表面上的阻尼涂层厚度为15-30μm。

一种金属部件表面阻尼涂层的制备方法，所述阻尼涂层制备包括以下步骤：

1)阻尼材料配制：将所述氧化钇稳定氧化锆和所述氧化钇混合均匀；所述氧化钇稳定氧化锆的质量百分含量为85％-92％，所述氧化钇的质量百分含量为8％-15％；

2)阻尼涂层：采用物理气相沉积的方法在金属部件表面上进行阻尼涂层。

进一步的，步骤2)中所述阻尼涂层在电子束蒸发装置中进行。

更进一步的，电子束蒸发装置的本底真空度不大于1×10-4Pa；所述机械叶片的基底加热温度500℃；蒸发束电流200-500mA；沉积时间为15-30min。