[发明专利]一种长寿命、抗开裂环境障涂层粘接层的制备方法及材料

说明书

本发明公开了一种长寿命、抗开裂环境障涂层粘接层的制备方法及材料，该环境障粘结层为三相结构，即近球形的大的HfOsubgt;2/subgt;颗粒和近球形的小的Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;颗粒离散分布在Si基相内。第一分散相HfOsubgt;2/subgt;颗粒可以消除Si的氧化物，生成具有抗水氧腐蚀性能优良的HfSiOsubgt;4/subgt;，第二分散相Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;可以与SiOsubgt;2/subgt;生成莫来石，增加氧化膜断裂韧性。与传统的单一Si粘结层相比，第二相可以较好的与SiOsubgt;2/subgt;‑TGO反应，消除生成的TGO带来的相变应力，同时产物具有优良的阻氧、阻水蒸气、高断裂韧性的特点，实现环境障涂层粘接层的抗开裂和长寿命服役。

技术领域

本发明属于涂层技术领域，具体涉及一种长寿命、抗开裂环境障涂层粘接层的制备方法及材料。

背景技术

环境障涂层(EBCs)是一种用在航空发动机或者燃气轮机陶瓷基复合材料(CMC)表面用来防止基体免受水氧腐蚀的一种功能性防护涂层。它能够在高温、高流速、高氧分压的环境下稳定存在，保护基体。现役的环境障涂层一般由粘结层、中间层和面层组成，粘结层一般为纯Si。

在环境障涂层实际服役过程中，往往会受到热循环的作用，同时在Si粘结层与中间层间形成一层Si的氧化物SiO₂，此即热生成氧化物。这种氧化物的存在，不仅会产生生长应力，同时在220℃时发生相变，产生体积变化，产生相变应力，同时，从面层微裂纹渗进的氧气和水蒸气会加速粘结层的氧化。相变应力和生长应力的产生，往往会使得环境障涂层发生开裂、剥落，缩短环境障涂层的服役寿命。

发明内容

本发明提供了一种长寿命、抗开裂环境障涂层粘接层的制备方法及材料，改善传统环境障涂层Si粘结层上的热生成氧化物的产生与生长带来的内部应力问题，同时解决从面层微裂纹渗入的氧气和水蒸气对粘结层的过度氧化问题。

为达到上述目的，本发明所述一种长寿命、抗开裂环境障涂层粘接层材料，粘接层材料由三相组成，三相分别为HfO₂、Si和Al₂O₃，所述HfO₂和Al₂O₃分散在Si基相中；所述HfO₂摩尔分数为20％～70％，Si摩尔分数为10％～75％，Al₂O₃摩尔分数为5％～20％。

进一步的，第一离散相HfO₂为近球形颗粒，尺寸为35μm～50μm。

进一步的，第二离散相Al₂O₃为近球形颗粒，尺寸为1μm～20μm。

一种长寿命、抗开裂环境障涂层粘接层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、对基体进行清洁，然后预热；

步骤2、将环境障涂层粘接层材料加入料仓，在基体表面进行真空等离子喷涂，在基体表面形成高熔点、长寿命环境障涂层粘接层；

环境障涂层粘接层材料由三相组成，三相分别为HfO₂、Si和Al₂O₃，所述HfO₂和Al₂O₃分散在Si基相中；所述HfO₂摩尔分数为20％-70％，Si摩尔分数为10％-75％，Al₂O₃摩尔分数为5％-20％。

进一步的，步骤1中，对基体的清洁包括除油、去氧化皮和去黏着物。

进一步的，步骤1中，利用5mol/L～7mol/L的NaOH溶液浸泡的方法除油。