[0001]
本发明涉及热障涂层及其制备方法。
背景技术：
[0002]
为提升燃油经济性和工作推力，航空发动机涡轮进口温度逐步提升，已远超传统镍基单晶高温合金许可使用温度。热障涂层(thermal barrier coating,tbc)被广泛应用于高压涡轮叶片等高温端零组件，用于隔绝零组件基体与高温燃气，抵抗高温氧化和腐蚀，降低基体表面温度，提升涡轮等单元体工作效率，延长其工作寿命，节约航空发动机运行成本。
[0003]
热障涂层通常由两部分组成：与燃气接触的外层称为面层(top coat,tc)，主要是陶瓷隔热材料，常见的组分为氧化钇(y2o3)稳态化的二氧化锆(zro2)或稀土氧化物，其功能是隔热；在面层和基体之间的中间层称为粘结层(bond coat,bc)，常见的组分为mcraly(m＝ni、co或nico)和nial(pt)，其功能是缓解基体与陶瓷层由于热不匹配所产生的热应力和抗腐蚀氧化。
[0004]
热障涂层在服役中，会发生以下过程：粘结层与面层之间会形成具有保护作用的仅数微米厚的tgo层(thermally grown oxides，如al2o3等)，且厚度逐渐增加，粘结层中的al元素等被消耗；粘结层与基体发生互扩散，粘结层中的活性元素扩散至基体，基体难熔元素扩散至粘结层，粘结层和基体材料基本特性发生改变；粘结层、tgo和面层由于热膨胀系数不匹配导致热应力积累，出现tgo层褶皱、开裂和面层剥落。因此，粘结层对热障涂层服役和失效起关键作用。
[0005]
有研究表明，在粘结层中少量或微量添加微量元素，可促进α-al2o3生成、改善tgo与粘结层结合，避免或延缓tgo中尖晶石结构的(ni,co)(cr,al)2o4氧化物生成，这些氧化物易在高低温循环下萌生裂纹并导致涂层失效。此外，粘结层表面应力状态对裂纹扩展影响较大，通常认为表面拉应力较压应力更易导致裂纹迅速扩展和合并，致使涂层断裂、失效。
[0006]
工业常用的热障涂层传统制备工艺包括热喷涂、电镀、化学气相渗、离子镀和电子束物理气相沉积等。因此，微量元素需添加/合成至喷涂用粉末、电镀液、沉积用靶材等材料中，以便引入涂层。例如，在nicral粉末中添加0.2～1.5％的y元素，并通过等离子喷涂工艺制备nicraly粘结层。总体而言，传统工艺方法通常存在微量元素易扩散至基体，
声明：
“热障涂层及其制备方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：中国航发商用航空发动机有限责任公司
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2025年05月09日 ~ 11日 
