[发明专利]一种提高硅基非氧化物陶瓷材料表面环境障涂层硬度和抗热震性能的激光熔凝方法

摘要

本发明公开了一种提高硅基非氧化物陶瓷材料表面环境障涂层硬度和抗热震性能的激光熔凝方法，所述环境障涂层包括SiC基体、莫来石层和Lu2Si2O7‑Lu2SiO5复合面层。所述Lu2Si2O7‑Lu2SiO5复合面层中Lu2Si2O7与Lu2SiO5的质量比为7:3。采用大气等离子喷涂技术，分别以莫来石粉末和Lu2Si2O7‑Lu2SiO5粉末为原料，依次在SiC基体上制备了莫来石层，在莫来石层上制备了Lu2Si2O7‑Lu2SiO5面层。之后用激光熔凝工艺重处理该环境障涂层，根据本发明所述的激光熔凝方法处理后的环境障涂层，其表面硬度和抗热振性能较经大气等离子喷涂制备的环境涂层均有较大提高。

主权项

1.一种提高硅基非氧化物陶瓷材料表面环境障涂层硬度和抗热震性能的激光熔凝方法，其特征在于包括有下列步骤：步骤1，从SiC块体中切取尺寸为20mm×20mm×4.0mm的小块儿作为基体材料，并依次用丙酮、乙醇、超声清洗20min，然后在温度为110℃的烘箱中烘干2h；步骤2，选用市售高纯Lu2O3和SiO2原料，分别按Lu2Si2O7和Lu2SiO5的化学计量比称取对应Lu2O3和SiO2的质量，得到Lu2Si2O7原材料、Lu2SiO5原材料；用乙醇做分散剂，将Lu2Si2O7原材料在300r/min球磨10～15h，20～30Mpa条件冷压成块，将所压块体置于N2保护气氛下，以升温速率为6℃～10℃/min升温至1550℃，保温6h，制得Lu2Si2O7块体；用乙醇做分散剂，将Lu2SiO5原材料在300r/min球磨10～15h，20～30Mpa条件冷压成块，将所压块体置于N2保护气氛下，以升温速率为6℃～10℃/min升温至1550℃，保温6h，制得Lu2SiO5块体；然后将Lu2Si2O7块体和Lu2SiO5块体粉碎至80～100μm的粉末，按质量比mLu2Si2O7/mLu2SiO5＝7:3称取相应质量于球磨罐中，用乙醇做分散剂，400r/min球磨10～15h，30～40Mpa条件冷压成块，将所压块体至于N2保护气氛下，6℃～10℃/min升温至1550℃，保温10h，制备Lu2Si2O7‑Lu2SiO5复合块体，将Lu2Si2O7‑Lu2SiO5复合块体粉碎至62～105μm的粉末，制得Lu2Si2O7和Lu2SiO5复合喷涂粉；步骤3，选取莫来石(3Al2O3·2SiO2)尺寸范围为18～58μm；步骤4，采用等离子喷涂方法，首先将莫来石(3Al2O3·2SiO2)喷涂到SiC基体上，1200～1300℃热处理2～4h.再将Lu2Si2O7‑Lu2SiO5复合喷涂粉末喷涂到莫来石层上，1300～1400℃热处理2～4h，制得复合环境障涂层；制备莫来石涂层的参数为：电压60～80v，电流500～600A，氩气流量为50L/min～70L/min，氢气流量为5L/min～10L/min；送粉量为5g/min～15g/min，喷涂距离70～80mm；制备质量比为7:3的Lu2Si2O7‑Lu2SiO5复合面层的参数为：电压70～90v，电流600～700A，氩气流量为50L/min～70L/min，氢气流量为10L/min～20L/min，送粉量为5g/min～10g/min，喷涂距离均为60mm～80mm；步骤5，将制得的复合环境障涂层在激光熔凝工艺中进行处理，得到激光熔凝后的SiC/mullite/质量比为7:3的Lu2Si2O7‑Lu2SiO5环境障涂层；激光熔凝工艺的参数：激光功率为100w～200w、扫描速度为400mm/min～600mm/min、扫描距离为10mm～20mm、扫描角度为90度。