[发明专利]用于热障涂层的颗粒物及其制备方法、热障涂层和发动机

说明书

本申请提供一种用于热障涂层的颗粒物及其制备方法、热障涂层和发动机，涉及新材料领域。用于热障涂层的颗粒物，包括壳体和内核；所述壳体的表面的孔隙率小于等于5%；所述内核具有孔径为1‑5μm的第一闭孔，所述第一闭孔之间为第一骨架微颗粒，所述第一骨架微颗粒的粒径为0.1‑2μm。热障涂层，使用用于热障涂层的颗粒物通过等离子焰流喷射沉积得到。发动机，包括热障涂层。本申请提供的用于热障涂层的颗粒物及热障涂层，耐高温热循环性能好。

技术领域

本申请涉及新材料领域，尤其涉及一种用于热障涂层的颗粒物及其制备方法、热障涂层和发动机。

背景技术

随着航空发动机燃烧室及涡轮的进口温度不断提升，尤其是最先进发动机设计的燃气温度超过了1800℃，部分零部件的表面温度可能达到1500℃这种超高温度，这对陶瓷隔热涂层提出了全新挑战。耐高温型隔热涂层的开发一方面需要新材料体系设计，另一方面需要微观结构的优化。目前耐高温型陶瓷材料体系设计层出不穷，但对于耐高温隔热层结构设计报道很少。

使用何种材料制备得到具有良好的高温热循环性能的热障涂层成为亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于热障涂层的颗粒物及其制备方法、热障涂层和发动机，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种用于热障涂层的颗粒物，包括壳体和内核；

所述壳体的表面的孔隙率小于等于5%；所述内核具有孔径为1-5μm的第一闭孔，所述第一闭孔之间为第一骨架微颗粒，所述第一骨架微颗粒的粒径为0.1-2μm；

所述颗粒物的原料包括氧化钇稳定氧化锆、稀土氧化物稳定氧化锆、锆酸钆、稀土氧化物掺杂改性锆酸钆、锆酸铈、稀土氧化物掺杂改性锆酸铈和稀土钽酸盐中的一种或多种。

优选地，所述颗粒物的粒径为10-100μm；

优选地，所述原料的导热率小于等于3W/(m•K)；

优选地，所述壳体的厚度为0.1-5μm。

本申请提供一种所述的用于热障涂层的颗粒物的制备方法，包括：

将所述原料经过团聚造粒和感应等离子球化得到所述用于热障涂层的颗粒物。

优选地，所述团聚造粒包括：

将亚微米尺度的所述原料的粉末与有机胶混合后通过喷雾干燥方式获得团聚粉末；

优选地，所述感应等离子球化包括：将所述团聚粉末送入通过射频感应方式形成的高热焓感应等离子体中，加热、冷却得到所述用于热障涂层的颗粒物。

优选地，所述感应等离子球化的等离子功率为60-80kw，送粉速率为30-80 g/min。

本申请提供一种热障涂层，使用所述的用于热障涂层的颗粒物通过等离子焰流喷射沉积得到；

所述用于热障涂层的颗粒物包括粒径为10-25μm的细颗粒和50-100μm的粗颗粒；

所述热障涂层具有孔径为1-5μm的第二闭孔。

优选地，所述热障涂层的孔隙率为30%-70%；

优选地，所述细颗粒和所述粗颗粒的质量比为1：（2-10）。

优选地，所述第二闭孔之间为第二骨架微颗粒；

优选地，所述第二骨架微颗粒的粒径为1-5μm。

优选地，所述等离子焰流喷射的功率为25-45kw，送粉速率为25-90g/min，载气流量为2.5-9L/min，喷射端与基材的相对移动速度小于等于0.1m/s。