[发明专利]一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗复合涂层的制备方法

说明书

一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗复合涂层的制备方法，它涉及一种可磨耗复合涂层的制备方法。本发明的目的是要解决现有技术无法在陶瓷基复合材料表面制备能耐温达1300℃的可磨耗封严涂层的问题。方法：一、基材的预处理；二、制备粘结层；三、制备环境障碍层；四、制备可磨耗封严涂层；本发明制备了一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗封严、抗氧化、耐腐蚀兼具的复合涂层，对我国高推重比飞行器热端部件热防护涂层的发展具有十分重要的意义。本发明可获得一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗复合涂层。

技术领域

本发明涉及一种可磨耗复合涂层的制备方法。

背景技术

航空发动机工作过程中，在离心力、气动力以及热膨胀的共同作用下，转子与静子都会发生变形，导致转子与静子之间的实际间隙随发动机工作状态的变化而改变。为了防止转子与静子相互摩擦造成机械损伤，在设计、制造和修理过程中，转子与静子之间在构造上必须保留适当的间隙。采用可磨耗封严涂层作为牺牲型涂层应用于静子部件与转子部件之间，能够有效减小叶尖与机匣之间的间隙，提高发动机效率，同时对叶片起到保护作用。

已发表专利(CN114100999A)设计了一种应用于钛合金表面，包含酚醛空心微球造孔剂、球形石墨润滑剂和环氧树脂基相三部分构成的封严涂层体系；已发表专利(CN108950454A)设计了一种应用于镍基合金表面，包含稀土氧化物掺杂ZrO₂材料、CaF₂材料、聚苯酯三种材料混合的可磨耗面层。传统的高温合金用封严涂层主要是NiCrAlY/ZrO₂、膨润土/石墨、聚苯酯混合涂层体系，涂层最高耐温温度为800～1000℃。随着高推重比飞行器的发展，航空发动机热端部件的服役工况越来越严苛，陶瓷基复合材料逐渐代替金属成为发动机热端部件的结构材料，而应用于陶瓷基复合材料表面能耐温达1300℃的可磨耗封严涂层体系还未见报道。航空发动机面临着高温、腐蚀、燃气冲刷等苛刻的环境条件，其服役环境存在大量的水蒸气，针对高温下服役的陶瓷基复合材料，可磨耗封严涂层还需具备优良的抗氧化性能和耐腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术无法在陶瓷基复合材料表面制备能耐温达1300℃的可磨耗封严涂层的问题，而提供一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗复合涂层的制备方法。

一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗复合涂层的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、基材的预处理：

去除基材表面的杂质和油污，再在基材表面制备具备机械锚定的微织构或连续致密氧化物层，得到预处理后的基材；

二、制备粘结层：

①、对预处理后的基材进行短时原位高温热处理或离位高温热处理，得到热处理后的基材；

②、采用大气等离子喷涂法将粘结层粉体喷涂到热处理后的基材表面，得到表面含有粘结层的基材；

步骤二②中所述的粘结层粉体为Si/HfO₂粉体；

三、制备环境障碍层：

采用大气等离子喷涂法将环境障碍层粉体喷涂到表面含有粘结层的基材表面，得到表面含有环境障碍层的基材；

步骤三中所述的环境障碍层粉体为Yb₂Si₂O₇/Yb₂SiO₅粉体；

四、制备可磨耗封严涂层：

采用大气等离子喷涂法将可磨耗封严涂层粉体喷涂到表面含有环境障碍层的基材表面，得到表面含有可磨耗封严涂层的基材，即完成一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗复合涂层的制备；