[发明专利]一种双元强化热障涂层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种双元强化热障涂层的制备方法，其特征在于，其包括在基体的表面沉积YSZ热障涂层，接着在所述YSZ热障涂层的表面沉积Al-Y双元薄膜，然后通过真空热处理进行原位反应形成包含有α-Al₂O₃和Y₃Al₅O₁₂的Al-Y双元薄膜原位反应强化层。

2.根据权利要求1所述的双元强化热障涂层的制备方法，其特征在于，所述Al-Y双元薄膜采用电弧离子镀或磁控溅射沉积于所述YSZ热障涂层的表面；

优选地，所述Al-Y双元薄膜中Y的质量百分数含量为7-10％，其余为Al。

3.根据权利要求2所述的双元强化热障涂层的制备方法，其特征在于，所述电弧离子镀的工艺条件包括：炉内压力抽至7×10^-3Pa以下，氩离子辉光清洗30-50min，偏压控制在120-150V，靶电流控制在60-80A，于250-350℃开始镀膜，共沉积2-4h；

优选地，所述Al-Y双元薄膜的厚度为5-10μm。

4.根据权利要求1所述的双元强化热障涂层的制备方法，其特征在于，所述真空热处理过程中的工艺条件包括：先于600-670℃保温1-2h，再于845-880℃保温1-2h，最后于900-960℃保温1-2h；

优选地，在所述真空热处理过程中升温速率控制在5-15℃/min；

优选地，在所述真空热处理过程中压强保持在1.5×10^-2-2.5×10^-2Pa。

5.根据权利要求1所述的双元强化热障涂层的制备方法，其特征在于，在沉积所述Al-Y双元薄膜之前，还包括将沉积有所述YSZ热障涂层的所述基体进行清洗并置于60-80℃下烘烤5h以上。

6.根据权利要求1所述的双元强化热障涂层的制备方法，其特征在于，沉积所述YSZ热障涂层包括先于所述基体表面沉积粘接层，在所述粘接层的表面沉积陶瓷层；

在所述粘接层的表面沉积所述陶瓷层之前，先对所述粘接层进行打磨，磨至光滑后再进行喷砂处理并采用压缩空气清除表面残留砂粒，最后用乙醇清洗表面以待喷涂；

优选地，所述粘接层和所述陶瓷层均采用等离子喷涂-物理气相沉积方法得到；

优选地，所述粘接层的成分包括MCrAlY；其中，MCrAlYX中的M为Ni和Co中的至少一种；

优选地，所述陶瓷层的成分包括6-8wt％Y₂O₃稳定ZrO₂。

7.根据权利要求1所述的双元强化热障涂层的制备方法，其特征在于，在所述基体上沉积所述YSZ热障涂层之前，还包括对所述基体依次进行煤油、丙酮、乙醇超声清洗和烘干，再进行喷砂处理并用压缩空气清除表面残留的砂粒；

优选地，所述基体包括316不锈钢基体和高温合金基体中的至少一种。

8.一种双元强化热障涂层，其特征在于，其是采用如权利要求1-7任一项所述的双元强化热障涂层的制备方法制备而成。

9.如权利要求8所述的双元强化热障涂层在航空、航天、船舶、汽车中制备金属部件涂层的应用。

10.一种航空发动机，其特征在于，其包括如权利要求8所述的双元强化热障涂层。