[发明专利]一种微纳米复合层叠梯度结构热障涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种微纳米复合层叠梯度结构热障涂层，其特征在于，包括金属粘结层(2)和设置在金属粘结层(2)上的陶瓷隔热层(3)；所述陶瓷隔热层(3)由N个亚层堆叠构成，N的取值范围为2～20的自然数，N个亚层包括自下至上依次设置的第一亚层至第N亚层，不同亚层的厚度与其热导率的比值相等，且所述N个亚层的热导率由第一亚层(31)向第N亚层等差递减；

每个亚层交替设置的第一涂层和第二涂层，所述第一涂层包括若干层第一片层单元(4)，所述第二涂层包括若干间隔设置在第一涂层上的第二片层单元(5)；所述亚层的底层为第一涂层，亚层中非底层的第一涂层覆盖其下方的第一涂层和第二片层单元(5)；所述第一片层单元(4)由第一热障涂层材料制成，所述第二片层单元(5)由第二热障涂层材料制成。

2.根据权利要求1所述的一种微纳米复合层叠梯度结构热障涂层，其特征在于，所有所述第二片层单元(5)的体积为所有所述第一片层单元(4)和所有所述第二片层单元(5)总体积的10％～50％。

3.根据权利要求1所述的一种微纳米复合层叠梯度结构热障涂层，其特征在于，沿热流方向相邻的第二片层单元(5)纵向间隔M层第一片层单元(4)，所述M为10-100内的自然数。

4.根据权利要求1所述的一种微纳米复合层叠梯度结构热障涂层，其特征在于，所述第一片层单元(4)由熔滴铺展重新凝固形成，且所述第一片层单元(4)的致密度＞90％，垂直于热流方向的尺寸为5μm～40μm，沿热流方向的尺寸为0.5～5μm；所述第一片层单元(4)所用材料为1000℃～1600℃条件下的热导率低于2.5W/m·K的陶瓷材料；

所述第二片层单元(5)由以第二热障涂层材料纳米颗粒为溶质组成的悬浮液滴铺展而成，第二片层单元(5)为颗粒堆积结构，第二片层单元(5)的致密度＜60％；所述第二片层单元(5)沿垂直于热流方向的尺寸为10μm～300μm，沿平行于热流方向尺寸为0.5μm～15μm，纳米颗粒的粒径为5nm～200nm；第二片层单元(5)所用材料为1000℃～1600℃条件下的热导率低于2.5W/m·K的陶瓷材料。

5.根据权利要求1所述的一种微纳米复合层叠梯度结构热障涂层，其特征在于，所述隔热层(3)的第一亚层(31)的热导率小于或等于隔热层(3)所用第一热障涂层材料本征热导率的60％。

6.根据权利要求1所述的一种微纳米复合层叠梯度结构热障涂层，其特征在于，所述第一热障涂层材料和所述第二热障涂层材料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。

7.根据权利要求1所述的一种微纳米复合层叠梯度结构热障涂层，其特征在于，所有所述亚层中，相邻两层的第一片层单元(4)的层间结合率小于或等于50％；相邻两层第一片层单元(4)之间具有层间微孔隙(6)，层间微孔隙(6)在垂直于热流方向尺寸为1μm～40μm，平行于热流方向尺寸0.01μm～0.5μm；同一层中，相邻两个第一片层单元(4)之间具有层内微裂纹(7)，层内微裂纹(7)在垂直于热流方向尺寸为0.01μm～0.8μm，平行于热流方向尺寸0.5μm～5μm。

8.根据权利要求1所述的一种微纳米复合层叠梯度结构热障涂层，其特征在于，N个亚层的热导率的递减公差为0.1W/m·K～0.5W/m·K。