[发明专利]一种具有层间孔隙结构热障涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有层间孔隙结构热障涂层的制备方法，将La₂O₃、CeO₂、ZrO₂粉末进行热处理；将热处理的粉末按比例与分散剂混合，加入去离子水进行球磨，得到浆料；La₂O₃、CeO₂、ZrO₂粉末之间的摩尔比为0.5:(1‑x):x，其中0≤x≤0.8；将球磨后的浆料干燥并热处理成相，获得成相粉末；将成相粉末与去离子水和分散剂混合进行球磨，获得悬浮液；以悬浮液为原料，采用悬浮液等离子喷涂方法在基体材料上喷涂。本发明采用悬浮液等离子喷涂方法制备的La₂(Ce_1‑xZr_x)₂O₇涂层具有优良的高温相稳定性，制备的涂层具有均匀的层间孔隙结构，这种结构有利于降低涂层热导率、提高涂层的热循环寿命。

技术领域

本发明涉及一种新型结构热障涂层的制备方法，特别涉及一种具有层间孔隙结构的La₂(Ce_1-xZr_x)₂O₇(0≤x≤0.8)热障涂层的制备方法。

背景技术

热障涂层在航空发动机以及地面燃气轮机得到了广泛的运用。低热导率的热障涂层材料降低了基体材料的工作温度，缓解了高温环境对基体材料的热腐蚀，延长了燃气轮机高温热端部件的使用寿命。

目前广泛使用的热障涂层材料是氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ，ZrO₂—6～8wt％Y₂O₃)。由于YSZ材料长时间在1200℃以上使用会造成相变加剧，烧结速率加快，从而使其寿命大大降低。而La₂(Ce_1-xZr_x)₂O₇材料中含有大量的空位、晶格畸变缺陷，显著降低了La₂(Ce_1-xZr_x)₂O₇材料的热导率。以La₂Ce₂O₇为例，其块材比相同条件下YSZ的热导率降低了约75％(马文，郭洪波，宫声凯等，等离子喷涂铈酸镧热障涂层，无机材料学报，24(2009):983-988)。以La₂(Ce_0.3Zr_0.7)₂O₇为例，其块材在1000℃下热导率仅为1.2W/(m·K)(W.Ma,X.Li,Y.Yin et al.,The mechanical and thermophysical properties of La₂(Zr_1-xCe_x)₂O₇ceramics,Journal of Alloys and Compounds,660(2016):85-92)。此外，Zr掺入La₂Ce₂O₇后形成的La₂(Ce_1-xZr_x)₂O₇不仅具有较低的热导率，而且明显地抑制了La₂Ce₂O₇在200～400℃热膨胀系数突降的现象，从而有助于延长La₂(Ce_1-xZr_x)₂O₇涂层的热循环寿命。