[发明专利]一种新型梯度热障涂层

说明书

技术领域

本发明涉及一种热障涂层，尤其涉及一种具有梯度抗氧化性能的新型梯度热障涂层，属于金属涂层技术领域。

背景技术

近年来随着航空发动机向高流量比、高推重比和高涡轮进口温度方向的发展，发动机燃烧室中的燃气温度和燃气压力不断提高。当发动机的推重比达到20时，燃气入口温度将超过2000℃，这个温度已经超出制造涡轮叶片和导向叶片的镍基高温合金所能承受的温度，即使采用金属间化合物材料及利用定向凝固技术也难以承受。采用压缩空气对叶片的冷却效果有限，而且冷却技术在降低叶片温度的同时，不可避免地损失很大一部分热量，降低了发动机的效率。在这种情况下，抗击发动机叶片高温的另一种有效途径——热障涂层也就应运而生，成为近年来国际高温涂层领域最活跃的研究课题之一。

对于高温防护涂层零件，氧化是导致零件失效的重要原因之一，其抗氧化性能的提高依赖于热障涂层中的氧化膜，其主要成分一般是氧化铝、氧化镁和氧化硅。在高温下，均匀致密的氧化膜具有优异的热稳定性，低的扩散系数，因此，防护涂层中希望加入含量较高的铝、镁等元素以生成氧化膜，使基体不受氧化或降低氧化速率，延长零件使用寿命。现行工艺中采用固体埋包渗入法可实现铝、镁等元素的梯度渗入，以形成高质量的氧化膜，但该种工艺实施成本高，工艺环节复杂，操作要求高，实用性欠佳。

发明内容

针对上述需求，本发明提供了一种新型梯度热障涂层，该涂层成分中含有易于形成氧化膜的氧化物，且氧化物含量具有梯度变化，使制得的热障涂层在具有良好耐热性能的同时抗氧化能力突出。

本发明是一种新型梯度热障涂层，该热障涂层主要包括粘结层和陶瓷层，陶瓷层成型于粘结层的外部，所述的粘结层由MCrAlY系列合金以及可形成氧化膜的氧化物复合而成，所述的粘结层中MCrAlY系列合金的百分含量由外层向里层逐渐增多，可形成氧化膜的氧化物的百分含量由外层向里层逐渐减少，所述的MCrAlY系列合金与可形成氧化膜的氧化物的百分含量配比为92%-95.5%：4.5%-8%。

在本发明一较佳实施例中，所述的粘结层中MCrAlY系列合金与可形成氧化膜的氧化物的百分含量配比为93.5%-95%：5%-6.5%。

在本发明一较佳实施例中，所述的可形成氧化膜的氧化物可以是氧化铝、氧化钛、氧化硅或氧化镁中的一种或几种的混合物。

在本发明一较佳实施例中，所述的可形成氧化膜的氧化物的颗粒度为300-400目。

在本发明一较佳实施例中，所述的粘结层采用多次热喷涂工艺成型于基材上，其成型厚度约为0.08-0.1mm。

在本发明一较佳实施例中，所述的陶瓷层的材料可以是氧化钇稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、氧化镁稳定氧化锆材陶瓷料中的一种，陶瓷层的厚度约为0.1-0.15mm。

本发明揭示了一种新型梯度热障涂层，该涂层成分配制合理，制备工艺简便，涂层的粘结层中含有易于形成氧化膜的氧化物，且氧化物含量具有梯度变化，使制得的热障涂层在具有良好耐热性能的同时抗氧化能力突出。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施例新型梯度热障涂层的结构示意图；

附图中各部件的标记如下： 1、粘结层，2、陶瓷层，3、基材。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

图1是本发明实施例新型梯度热障涂层的结构示意图；该热障涂层主要包括粘结层1和陶瓷层2，陶瓷层2成型于粘结层1的外部，所述的粘结层1由MCrAlY系列合金以及可形成氧化膜的氧化物复合而成，所述的粘结层1中MCrAlY系列合金的百分含量由外层向里层逐渐增多，可形成氧化膜的氧化物的百分含量由外层向里层逐渐减少，所述的MCrAlY系列合金与可形成氧化膜的氧化物的百分含量配比为92%-95.5%：4.5%-8%。