[发明专利]一种封严涂层用YSZ/石墨烯复合粉体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种封严涂层用YSZ/石墨烯复合粉体及其制备方法，属于封严涂层材料技术领域。所述复合粉体是由YSZ与石墨烯按照26～82:1的质量比组成的熔融共晶态复合粉体，使用石墨烯掺杂YSZ，一方面起到增韧相和造孔相的作用，有利于提高封严涂层整体的韧性和耐磨性，另一方面可以减弱YSZ晶形转变带来的体积变化，有利于增强封严涂层的热稳定性。采用喷雾造粒和感应等离子球化工艺制备本发明所述YSZ/石墨烯复合粉体的操作简单，有利于实现复合粉体的致密化、均匀化以及球形化，满足采用等离子喷涂制备封严涂层的要求。

技术领域

本发明涉及一种封严涂层用YSZ/石墨烯复合粉体及其制备方法，属于封严涂层材料技术领域。

背景技术

随着航空涡轮发动机向高流量比、高推重比和高进口温度的方向发展，提高发动机工作效率成为当前航空发动机研究的热门方向。研究表明，叶尖间隙对压气机和涡轮效率、发动机功率和油耗率有重要影响。间隙过大，会引起喘振；间隙过小，旋转中的动、静部件有相互干摩擦的危险。封严涂层技术是常用的减少间隙又能缓冲干摩擦，避免损伤叶片的有效方法之一。因此，封严涂层需具有良好的耐磨性、抗氧化性、耐热性好，硬度适中，较强的结合强度。

为了满足上述性能需求，封严涂层一般由基相，润滑相和孔隙组成。目前，发动机的工作温度已达1200℃以上，对涂层的高温热腐蚀和组织结构稳定性造成极大挑战。氧化钇部分稳定的氧化锆(YSZ)是一种理想的耐高温材料，具有熔点高(2953K)、导热小、硬度高、弹性好、韧度高、抗热震、抗氧化、耐腐蚀、稳定性好等优异特性，但是在温度超过1200℃时，YSZ容易发生相变和烧结，导致YSZ涂层失效。因此，亟需研发一种新的封严涂层材料，满足发动机高温段封严需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种封严涂层用YSZ/石墨烯复合粉体及其制备方法，利用石墨烯掺杂纳米YSZ得到熔融共晶态的复合粉体，具有良好的流动性、致密性、耐磨性以及高温热稳定性，满足封严涂层在高温环境中的使用需求；另外，采用喷雾造粒和感应等离子球化工艺制备该复合粉体的工艺简单，易于实现大规模生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种封严涂层用YSZ/石墨烯复合粉体，所述复合粉体为熔融共晶态，是由YSZ与石墨烯按照26～83:1的质量比组成的。

进一步地，所述复合粉体的粒径优选10μm～60μm。

一种本发明所述封严涂层用YSZ/石墨烯复合粉体的制备方法，所述方法的具体步骤如下：

步骤1.将纳米YSZ粉体、石墨烯、PVA(聚乙烯醇)以及水混合均匀，得到悬浊液；

步骤2.将悬浊液转移至喷雾干燥造粒塔中进行团聚造粒，将造粒后的粉体进行烘干处理并经过检验筛，得到粒径为20μm～90μm的纳米YSZ/石墨烯团聚粉体；

步骤3.将纳米YSZ/石墨烯团聚粉体送入感应等离子球化设备中进行球化处理，球化处理后的粉体先进行干燥处理，再经过检验筛，得到所述封严涂层用YSZ/石墨烯复合粉体；

感应等离子球化处理参数如下：功率40kW，氩气流量50SCFH～60SCFH，氢气流量5SCFH～6SCFH，送粉率4.0RPM。

进一步地，步骤1所述纳米YSZ粉体的粒径优选400nm～600nm。

进一步地，步骤1中采用球磨方式进行混合得到悬浊液，球磨转速为150r/min～420r/min，球磨时间为3h～6h，球料比为3～5:1。

进一步地，步骤1所得到的悬浊液中，PVA的质量百分数为0.19％～0.54％，纳米YSZ粉体和石墨烯的质量百分数之和为39％～65％。