[发明专利]抗烧结双模复合结构热障涂层及其制备工艺

权利要求书

1.抗烧结双模复合结构热障涂层的制备工艺，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一，在基体(1)上沉积金属，形成金属粘结层(2)；

步骤二，通过热喷涂方法，在金属粘结层(2)上将第一热障涂层材料粉末和第二热障涂层材料粉末交替分层沉积形成复合层状结构热障涂层；第一热障涂层材料粉末沉积形成第一片层单元(3)，第二热障涂层材料粉末沉积形成第二片层单元(4)；第二片层单元(4)由悬浮液液料喷涂技术喷涂第二热障涂层材料粉末的分散液制备而成，悬浮液浓度为2～5mol/L；

步骤三，通过强流冲击冷却的预处理工艺，在复合层状结构热障涂层内形成若干纵向孔隙(5)，得到双模复合结构热障涂层；其中，纵向孔隙(5)沿双模复合结构热障涂层表面内的宽度为双模复合结构热障涂层总厚度的0.05％～5％，纵向孔隙(5)沿纵向的深度为双模复合结构热障涂层总厚度的10％～100％，相邻纵向孔隙(5)间隔为双模复合结构热障涂层总厚度的1～20倍；

第一片层单元(3)的层间结合率≤30％，相邻第一片层单元(3)之间还包含横向尺寸为0.05～30μm，纵向尺寸0.01～0.2μm的层间微孔隙；

步骤三中强流冲击冷却的预处理工艺具体包括：首先在30min内将步骤二沉积的复合层状结构热障涂层及基体同时加热升温至1000℃，然后在20s内使复合层状结构热障涂层和基体温度快速升温至1200～1450℃，且在1200～1450℃的高温阶段的停留时间小于或等于3min；然后，在5～15s内强流冲击使高温复合层状结构热障涂层的温度骤降至低温，且确保复合层状结构热障涂层降温前后的温差大于或等于800℃；强流冲击具体为：采用液流速度5～700m/s，液流直径0.1～20mm的强流冲击热障涂层。

2.根据权利要求1所述的抗烧结双模复合结构热障涂层的制备工艺，其特征在于，制备复合层状结构热障涂层时，第二热障涂层材料粉末体积含量为第一热障涂层材料粉末和第二热障涂层材料粉末总体积的10％～50％。

3.根据权利要求1所述的抗烧结双模复合结构热障涂层的制备工艺，其特征在于，相邻第二片层单元(4)在复合层状结构热障涂层内纵向间隔M层第一片层单元(3)，M为自然数，M的取值范围为1-100。

4.根据权利要求1所述的抗烧结双模复合结构热障涂层的制备工艺，其特征在于，第一片层单元(3)由熔滴铺展重新凝固形成，致密度＞90％；第一片层单元(3)沿垂直于热流方向的尺寸为5～30μm，沿平行于热流方向尺寸为0.5～3μm；所用材料为1000℃～1400℃高温条件下热导率低于2.5W/m·K的陶瓷材料；

第二片层单元(4)由悬浮液滴铺展而成的颗粒堆积结构形成，致密度＜60％，单个第二热障涂层材料粉末的粒径为10～200nm；第二片层单元(4)沿垂直于热流方向的尺寸为5～300μm，沿平行于热流方向尺寸为0.5～15μm；所用材料为1000℃～1400℃高温条件下热导率低于2.5W/m·K的陶瓷材料。

5.根据权利要求1所述的抗烧结双模复合结构热障涂层的制备工艺，其特征在于，第一热障涂层材料粉末和第二热障涂层材料粉末为氧化钇稳定的氧化锆、稀土锆酸盐、铈酸盐、稀土磷酸盐、稀土钽酸盐或LaMgAl₁₁O₁₉。

6.根据权利要求1所述的抗烧结双模复合结构热障涂层的制备工艺，其特征在于，步骤一中采用喷涂方法沉积金属，形成金属粘结层；所述的喷涂方法为真空等离子喷涂、低压等离子喷涂、超音速火焰喷涂或冷喷涂；步骤二所述热喷涂方法为大气等离子喷涂、低压等离子喷涂、真空等离子喷涂或火焰喷涂。