[发明专利]一种成分为(YSZ@Ni)7/(NiCoCrAlY)3抗循环氧化的热障涂层

说明书

本发明公开了一种成分为(YSZ@Ni)₇/(NiCoCrAlY)₃抗循环氧化的热障涂层，其特征在于方法步骤如下：将基体线切割成试样，用砂纸打磨基体表面使其出现金属光泽；对基体进行超声清洗除去表面存在的油污及杂质；放烘箱里干燥后，记录下试样的长宽高和重量；选用(YSZ@Ni):(NiCoCrAlY)＝7:3的混合粉末均匀涂抹在试样基体上；选用若干工艺参数；制备纳米(YSZ@Ni)₇/(NiCoCrAlY)₃涂层。本发明的创新点是：提高了其抗循环氧化的能力，减少了涂层在服役过程中易出现开裂、剥落等现象，从而提高了涂层服役寿命。

技术领域

本发明涉及一种航空领域，具体为一种成分为(YSZ@Ni)₇/(NiCoCrAlY)₃抗循环氧化的热障涂层。

背景技术

涡轮叶片是航空发动机核心部件，长期处于高温、高压、高速的燃气腐蚀的工作环境中，承受着离心力、气动力、温度应力等循环交变载荷与动载荷作用，其服役环境非常恶劣。为了满足涡轮叶片长寿命和高可靠性的需求，航空发动机涡轮叶片表面无一例外地施加了热障涂层(TBC)。传统的TBC一般是由陶瓷层和金属过渡层组成的复合涂层，其中纳米Y2O3部分稳定的ZrO2(以下简称为YSZ)具有高熔点、低导热性和高热膨胀系数等热性能，但是由于YSZ纳米核壳粒子涂层在高温循环载荷作用下容易被氧化，导致涂层在服役过程中易出现开裂、剥落等现象，使涂层服役寿命短。因此，提高YSZ@Ni纳米核壳粒子涂层高温抗循环氧化性具有十分重要的意义。

为了提高YSZ纳米核壳粒子涂层高温抗氧化性，通常在核壳粒子中添加粘结金属。而传统的粘结金属通过掺杂合金元素提高粘结层材料性能，其中在NiCoCrAlY粘结金属中加入Pt元素，不仅提高其硬度，同时还抑制β-相的消耗以及氧化的产生，延缓合金的氧化，最终使其抗循环氧化性能得到提升。由于YSZ粉末在涂层制备过程中容易出现团聚、烧损以及基体结合性能差等问题，而通过激光熔覆方法制备的纳米YSZ/NiCoCrAlY梯度涂层，其整体涂层厚度更加致密，并且无裂纹，不仅硬度有所提高，也在循环氧化中表现出良好的抗氧化性能。因此，激光熔覆制备纳米YSZ/NiCoCrAlY涂层具有广泛的应用潜力。

目前，有关激光熔覆制备纳米YSZ/NiCoCrAlY涂层的报道较少，为了使其具有良好抗循环氧化性能，选择合适的YSZ/NiCoCrAlY混合物配比是使热障涂层满足服役条件的关键技术，是促进航空航天涡轮发动机效率和动力的关键所在。

发明内容

本发明研制出(YSZ@Ni)₇/(NiCoCrAlY)₃热障涂层，其质量配比为(YSZ@Ni):(NiCoCrAlY)＝7:3，利用激光熔覆制备纳米YSZ/NiCoCrAlY涂层使它具有良好的抗高温循环氧化性能。

本发明通过如下技术方案予以实现研究结果：一种成分为(YSZ@Ni)₇/(NiCoCrAlY)₃抗循环氧化的热障涂层，其特征在于方法步骤如下：

步骤1：将GH4169高温合金基体线切割成尺寸为50×50×10mm的试样，用280#、600#砂纸依次打磨基体表面使其表面出现金属光泽为止；

步骤2：分别用丙酮、酒精、水对基体进行超声清洗，用于除去表面存在的油污及其它杂质；放烘箱里干燥后用游标卡尺量取试样的长宽高并称重，做好相应记录；

步骤3：选用(YSZ@Ni):(NiCoCrAlY)质量比为7:3的混合粉末，称为(YSZ@Ni)₇/(NiCoCrAlY)₃，与2％wtPVA-124粘结剂混合均匀，待用；