[发明专利]一种稀土系T/EBC陶瓷基复合环境障涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种陶瓷基复合环境障涂层，其特征在于：包括陶瓷基体和复合环境障涂层，所述复合环境障涂层由内到外依次包括抗水氧腐蚀层、化学阻挡层、能量耗散层和热防护屏蔽层，所述抗水氧腐蚀层制备在所述陶瓷基体的表面；

其中，所述抗水氧腐蚀层包括莫来石层和硅酸镥层，所述莫来石层的材料包括莫来石，所述硅酸镥层的材料包括硅酸镥；

所述化学阻挡层的材料包括氮化锆；

所述能量耗散层的材料包括钇铝石榴石；

所述热防护屏蔽层的材料包括锆酸镧。

2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合环境障涂层，其特征在于：

所述莫来石层制备在所述陶瓷基体的表面，所述硅酸镥层制备在所述莫来石层的表面；其中，所述莫来石层的厚度为50～90μm，所述硅酸镥层的厚度为50～90μm；

所述化学阻挡层的厚度为4～12μm，孔隙率小于3％；

所述能量耗散层的厚度为30～60μm，孔隙率为20％～30％；

所述热防护屏蔽层厚度为80～140μm；

所述陶瓷基体的材料为碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料。

3.权利要求1或2所述的陶瓷基复合环境障涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101：采用大气等离子喷涂法，在所述陶瓷基体的表面依次制备莫来石层和硅酸镥层；

S102：采用低压等离子喷涂法，在所述硅酸镥层的表面制备化学阻挡层；

S103：采用气罩等离子喷涂法，在所述化学阻挡层的表面制备能量耗散层；

S104：采用大气等离子喷涂法，在所述能量耗散层的表面制备热防护屏蔽层，得到所述陶瓷基复合环境障涂层。

4.根据权利要求3所述的陶瓷基复合环境障涂层的制备方法，其特征在于，

所述S101具体包括步骤：

S201：将莫来石粉和硅粉混合后研磨均匀，然后干燥，得到混合粉体；采用大气等离子喷涂法，将所述混合粉体制备在所述陶瓷基体的表面，得到莫来石层；

S202：采用大气等离子喷涂法，将硅酸镥粉制备在所述莫来石层的表面，得到硅酸镥层；

S203：将所述S202得到的产物进行去应力退火；

其中，所述S201中，所述莫来石粉和硅粉的质量比为100:(18～32)，所述莫来石粉的粒径为47～73μm，所述干燥的温度为110℃，所述干燥的时间为1h；

所述S202中，所述硅酸镥粉的粒径为30～90μm，松装密度为2～3g/cm³，流动性为10～13s/50g；

所述S203中，所述去应力退火的温度为600～950℃，时间为2～4h，保护气氛为氩气。

5.根据权利要求4所述的陶瓷基复合环境障涂层的制备方法，其特征在于，

所述S202中，在采用所述大气等离子喷涂法之前，将所述硅酸镥粉进行喷雾造粒球化处理，然后进行热处理；其中，所述喷雾造粒球化处理具体包括：喷嘴转速为40rpm，进料速度12～17g/min，进口温度为300～360℃，出口温度为60～80℃，聚乙烯醇粘结剂含量为0.5％～0.9％，固含量为50％；所述热处理温度为1000℃，时间为2h。

6.根据权利要求4所述的陶瓷基复合环境障涂层的制备方法，其特征在于，

所述S201和S202中，所述大气等离子喷涂法中：喷涂功率为28～44kW，喷涂距离为90～135mm，喷枪移动速度为260～600mm/s，主气氩气流量为40～96L/min，辅气氢气流量为12～30L/min，载气氦气流量为0.4～1.65L/min，送粉速率为20～35g/min，电流范围为450～530A。

7.根据权利要求3所述的陶瓷基复合环境障涂层的制备方法，其特征在于，

所述S102中，氮化锆粉末的粒径为23～46μm；所述低压等离子喷涂法中：喷涂功率为20～26kW，喷涂距离为50～80mm，喷枪移动速度为260～600mm/s，送粉气体氦气流量为0.2～0.55L/min，送粉速率为8～15g/min，电流范围为220～320A，真空度小于15kPa。