[发明专利]一种热障涂层的表面织构及其加工方法

说明书

本发明提供了一种热障涂层的表面织构及其加工方法，将底材与涂层之间的交界面作为织构面，或者将位于所述交界面向涂层内偏移的平面作为织构面，所述织构面上规则分布若干异形形貌。所述底材与涂层之间的交界面具体为基体与粘结层之间的交界面或者粘结层与功能涂层之间的交界面。本发明利用多种激光复合加工技术，在织构面上加工规则分布的异形形貌，以达到涂层强结合、优化涂层内部应力、抑制裂纹扩展的功效。

技术领域

本发明涉及表面工程领域，特别涉及一种热障涂层的表面织构及其加工方法。

背景技术

目前制备热障涂层的技术主要有等离子喷涂、电子束-物理气相沉积、高速火焰喷涂技术和激光熔覆等。其中等离子喷涂具有工艺成熟、沉积效率高等优点，制备的热障涂层具有“鱼鳞”状的层状结构，但与基材呈结合力较差的机械结合，因基材与粘结层、粘结层与功能涂层间的热不匹配性，在使用过程中易剥落，影响整体寿命。

中国专利公开了一种提高热障涂层与基体结合力的涂层制备方法，采用工业用NiCrAlY复合粉末作为底层，等离子喷涂热障涂层的步骤和以工业用ZrO₂+8Y₂O₃为喷涂粉末，进行等离子喷涂抗氧化层的步骤，并且在等离子喷涂热障涂层的步骤之前，采用飞秒激光对基体即高温合金表面进行微造型，从而提升涂层与基体的结合强度。该技术方案以基体表面的微凹坑阵列作为涂层与基体间的机械锚固点，虽然能一定程度地提升涂层与基体的结合力，但因采用的光斑直径为22μm，并且所制备的微孔深度达30～50μm，即为直径较小的深微孔，该微孔结构并不利于涂层粒子进入，易出现孔隙缺陷；同时，采用飞秒激光制备的微孔虽能获得较优的形貌质量，但微孔边沿及内壁的熔渣缺陷会产生涂层内部的裂纹源，易引发涂层剥落；并且，所采用形貌的复印性能较差，对基体与粘结层间的结合力有优化效果，但并不能有效解决粘结层与功能涂层间结合力差的难题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种热障涂层的表面织构及其加工方法，选择选择底材与涂层中的特定表面作为织构面，利用多种激光复合加工技术，分多步在织构面上加工规则分布的跨尺度凹凸复合异形形貌，以达到涂层强结合、优化涂层内部应力、抑制涂层裂纹扩展的功效。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种热障涂层的表面织构，将底材与涂层之间的交界面作为织构面，或者将位于所述交界面向涂层内偏移的平面作为织构面，所述织构面上规则分布若干异形形貌。

进一步，所述底材与涂层之间的交界面具体为基体与粘结层之间的交界面或者粘结层与功能涂层之间的交界面。

进一步，设织构面偏移交界面的距离为Th，其取值为：

其中：TH₀＝(1-OB)*TH₁+OB*TH₂，layer₀＝(1-OB)*layer₁+OB*layer₂；

当Th＝0时，所述织构面为交界面；当Th＝Th₁时，所述织构面为位于涂层内且距交界面距离Th₁的平面；

其中：Th为织构面偏移交界面的距离；

OB为表面织构对象符，当OB＝0时，所述底材与涂层之间的交界面为基体与粘结层之间的交界面；当OB＝1时，所述底材与涂层之间的交界面为粘结层与功能涂层之间的交界面；