[发明专利]一种高强韧/低热导/抗热辐射穿透一体化热障陶瓷涂层的制备方法

权利要求书

1.一种高强韧/低热导/抗热辐射穿透一体化热障陶瓷涂层的制备方法，其特征在于该制备方法是按以下步骤完成的：

一、基体表面预处理：

首先去除基体表面的氧化膜和油脂，然后对基体表面进行粗化处理，最后对基体表面进行热喷涂预热处理；

二、制备粘结层：

采用大气等离子体喷涂的工艺将粘结层粉体喷涂到工件表面，得到带有粘结层的基体；

三、制备陶瓷基相组元和弥散相功能陶瓷组元：

采用溶胶凝胶或固相反应的方法制备陶瓷基相组元和弥散相功能陶瓷组元；

四、功能陶瓷粉体的混合与球型化造粒：

按比例称取陶瓷基相组元和弥散相功能陶瓷组元，再将称取的陶瓷基相组元和弥散相功能陶瓷组元进行粉体混合和球型化造粒处理，得到球型化的复合喂料；

五、制备高强韧/低热导/抗辐射穿透的功能面层：

采用等离子体喷涂的方法，将球型化的复合喂料喷涂到带有粘结层的基体表面，在基体表面制备高强韧/低热导/抗辐射穿透的功能面层，得到高强韧/低热导/抗热辐射穿透一体化热障陶瓷涂层。

2.根据权利要求1所述的一种高强韧/低热导/抗热辐射穿透一体化热障陶瓷涂层的制备方法，其特征在于步骤一中所述的基体为金属基材料或陶瓷基材料；所述的金属基材料为钛铝合金、镍基合金或铌基合金；所述的陶瓷基材料为C/C、SiC/SiC、C/SiC或SiC/Si₃N₄；步骤一中去除基体表面的氧化膜和油脂的方法为使用砂纸对基材进行打磨去除氧化膜，然后采用溶剂清洗法、蒸汽清洗法、碱洗法和加热脱脂法中的一种或几种去除基体油脂；步骤一中对基体表面进行粗化处理的方法为喷砂处理或激光毛化处理，基体为金属基材料时采用喷砂处理，基体为陶瓷基材料时采用激光毛化处理；所述的喷砂处理的参数为：砂粒粒度为15～50号，喷砂压力为0.3～0.7MPa；所述的激光毛化参数为：激光功率为1～8kW，脉冲频率为10～20Hz，光斑尺寸为10～100μm，所得毛化基体表面的粗糙度为1～5μm；步骤一中所述热喷涂预热的温度为600～900℃。

3.根据权利要求1所述的一种高强韧/低热导/抗热辐射穿透一体化热障陶瓷涂层的制备方法，其特征在于步骤二中所述的粘结层粉体需要根据基体的类型进行选择，当基体为金属基材料时，粘结层粉体选择MCrAlY，其中M为Ni、Co或NiCo；当基体为激光毛化处理时，粘结层粉体选择RE-Si，其中RE为稀土元素，所述的稀土元素为Hf或Y；步骤二中所述的大气等离子体喷涂的工艺为：电流为600A～650A，主气流40～50slpm，辅气流3～10slpm，载气流1slpm～5slpm，送粉量1～3rpm；步骤二中所述的带有粘结层的基体上粘结层的厚度为20μm～200μm。

4.根据权利要求1所述的一种高强韧/低热导/抗热辐射穿透一体化热障陶瓷涂层的制备方法，其特征在于所述的陶瓷基相组元与弥散相功能陶瓷组元的介电函数N存在大的差值，即陶瓷基相组元与弥散相功能陶瓷组元的折射率n之差的绝对值需要大于0.3或陶瓷基相组元与弥散相功能陶瓷组元的消光系数k之差的绝对值需要大于1；所述的介电函数N＝n+ik，其中n为陶瓷的折射率，i为虚数符号；k为陶瓷的消光系数。

5.根据权利要求1所述的一种高强韧/低热导/抗热辐射穿透一体化热障陶瓷涂层的制备方法，其特征在于步骤三中所述的陶瓷基相组元与弥散相功能陶瓷组元的热膨胀系数之差的绝对值小于1.5×10^-6K^-1；步骤三中所述的陶瓷基相组元的热导率小于3W/(m·K)；所述的陶瓷基相组元为氧化钇稳定氧化锆或具有萤石或烧绿石晶体结构的稀土铌酸盐、锆酸盐或铪酸盐；步骤三中所述的弥散相功能陶瓷组元为具有高温铁弹相变特性且低热导小于5W/(m·K)的陶瓷组元；所述的弥散相功能陶瓷组元为稀土坦酸盐或铝酸盐。

6.根据权利要求1所述的一种高强韧/低热导/抗热辐射穿透一体化热障陶瓷涂层的制备方法，其特征在于步骤三中所述的陶瓷基相组元与弥散相功能陶瓷组元隶属于不同晶系，两相间不存在无限固溶效应；步骤三中制备陶瓷基相组元的粉末粒径在1～10μm，制备弥散相功能陶瓷组元的粉末粒径小于3μm。