CN108950463B - 一种高温环境障碍涂层结构及其制备方法 - Google Patents

一种高温环境障碍涂层结构及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108950463B
CN108950463B CN201810974765.3A CN201810974765A CN108950463B CN 108950463 B CN108950463 B CN 108950463B CN 201810974765 A CN201810974765 A CN 201810974765A CN 108950463 B CN108950463 B CN 108950463B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vacuum plasma
layer
plasma spraying
sio
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810974765.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108950463A (zh
Inventor
李其连
李淑青
王纯
靳磊
杨伟华
张乐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute
Original Assignee
AVIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute filed Critical AVIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute
Priority to CN201810974765.3A priority Critical patent/CN108950463B/zh
Publication of CN108950463A publication Critical patent/CN108950463A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108950463B publication Critical patent/CN108950463B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C23C4/11—Oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明提供了一种高温环境障碍涂层结构及其制备方法，包括依次层叠在SiC/SiC复合材料基体表面的Gd2O3掺杂Si粘结底层、Gd2SiO5中间层以及Yb2SiO5面层。环境障碍涂层为真空等离子喷涂氧化钆掺杂Si粘结底层+真空等离子喷涂硅酸钆中间层+真空等离子喷涂硅酸镱面层三层结构。采用真空等离子喷涂工艺制备Gd2SiO5涂层、Yb2SiO5涂层，涂层成分保持好，几乎没有材料成分损失及硅酸盐分解，相组成稳定，涂层抗热震性能优良。各层热物理性能匹配良好，可有效缓解涂层热应力，工作温度可达1400℃，大幅度提高了环境障碍涂层抗热冲击性能、抗热循环性能及使用寿命。

Description

一种高温环境障碍涂层结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及航空发动机及地面燃气轮机高温涂层制备技术领域，特别是指一种高温环境障碍涂层结构及其制备方法。
背景技术
SiC纤维增强SiC复合材料(SiC/SiC)具有重量轻、结构强度高、耐高温、抗氧化、耐冲刷等优点，作为高温热结构材料在航空发动机及地面燃气轮机领域具有重要的应用。但在发动机的高温水蒸气的燃气环境且温度高于1300℃时，SiC/SiC复合材料易被水蒸气腐蚀，使SiC/SiC材料性能严重退化甚至材料失效，为此必须采用环境障碍涂层对SiC/SiC复合材料进行热防护。
目前国内外广泛应用的环境障碍涂层为Si粘结底层+莫来石或(莫来石+BSAS)中间层+BSAS面层，BSAS代表BaO-SrO-Al2O3-SiO2材料，最高工作温度为1300℃。这主要是因为莫来石(3Al2O3·2SiO2)和BSAS在1300℃以上环境工作存在严重的化学稳定性问题，BSAS会与SiO2反应生成一种低熔点玻璃相(熔点低于1300℃)，导致涂层在工作温度超过1300℃时过早剥落失效，这就限制了其在更高温度下的使用。且在高温下BSAS的化学活性高，与发动机环境中的水蒸气、熔盐等物质都能发生化学反应，不具有抗CMAS腐蚀的能力。CMAS为CaO、MgO、Al2O3、SiO2等组成的硅酸盐类物质，CMAS在1250℃左右熔化，它可以熔解BSAS涂层材料，还会浸润环境障碍涂层、通过毛细作用沿孔隙渗入涂层内部，使涂层表面***糙、内部变疏松，并且在发动机停车冷却循环过程中，CMAS融盐凝固成玻璃态物质，其贯穿层模量会上升，环境障碍涂层应变容限将急剧下降，在随后的热循环过程中环境障碍涂层将会大范围剥落，大幅度降低环境障碍涂层耐久性。
目前也有Si粘结底层+莫来石中间层+稀土硅酸盐面层环境障碍涂层，稀土硅酸盐Re2SiO5/Re2Si2O7(Re为Yb、Gd、Er及Dy等)具有良好的高温化学稳定性，在1400℃环境的抗水蒸气腐蚀能力、抗CMAS腐蚀能力优于BSAS，但粘结底层Si材料熔点只有1414℃，Si粘结底层在1300℃以上软化，强度迅速下降，导致该体系环境障碍涂层使用温度也在1300℃以下。并且目前莫来石中间层及稀土硅酸盐面层基本采用大气等离子喷涂方法制备，稀土硅酸盐在大气等离子喷涂过程中存在分解现象，生成稀土氧化物和氧化硅玻璃相，将显著影响涂层的高温稳定性能，导致涂层的抗热震性能降低，使用寿命缩短。同时，大气等离子喷涂稀土硅酸盐面层在冷却过程中，会形成较多的非晶相，非晶相显著改变涂层的热膨胀系数，造成涂层开裂剥落。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种新型高温环境障碍涂层的结构及其制备方法，该涂层具有抗氧化、抗CMAS腐蚀、抗水蒸气腐蚀，涂层高温组织结构稳定，与SiC纤维增强SiC复合材料结合力高的特点，工作温度可达1400℃，大幅度提高了环境障碍涂层使用寿命，可应用于航空发动机及地面燃气轮机SiC/SiC复合材料高温部件热防护。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，提供一种高温环境障碍涂层结构，包括：
依次层叠在SiC/SiC复合材料基体表面的Gd2O3掺杂Si粘结底层、Gd2SiO5中间层以及Yb2SiO5面层。
优选地，采用机械球磨方法将Gd2O3粉末与Si粉末均匀混合。
优选地，Gd2O3粉末粒径范围20～100nm，Si粉末粒径范围5～45μm，Gd2O3粉末质量百分数为1.0～8.0％；所述粘结底层是采用真空等离子喷涂技术在所述SiC/SiC复合材料基体上制备，真空等离子喷涂功率35～40KW，喷涂距离240-280mm，所述粘结底层厚度0.10～0.15mm。
优选地，Gd2SiO5粉末粒径范围5～45μm，所述中间层是采用真空等离子喷涂技术在所述粘结底层上制备，真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，所述中间层厚度0.15～0.20mm。
优选地，Yb2SiO5粉末粒径范围5～45μm，所述面层采用真空等离子喷涂技术在所述中间层上制备，真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，Yb2SiO5面层厚度0.15～0.25mm。
另一方面，还提供了一种高温环境障碍涂层的制备方法，包括：
采用真空等离子喷涂技术在SiC/SiC复合材料基体上制备粘结底层，其中所述粘结底层的真空等离子喷涂粉末材料为Gd2O3粉末掺杂Si粉末；
采用真空等离子喷涂技术在所述粘结底层上制备中间层，其中所述中间层的真空等离子喷涂粉末材料为Gd2SiO5粉末；
采用真空等离子喷涂技术在所述中间层上制备面层，其中所述面层的真空等离子喷涂粉末材料为Yb2SiO5粉末。
优选地，还包括：
采用机械球磨方法将Gd2O3粉末与Si粉末均匀混合。
优选地，Gd2O3粉末粒径范围20～100nm，Si粉末粒径范围5～45μm，Gd2O3粉末质量百分数为1.0～8.0％。
优选地，所述采用真空等离子喷涂技术在SiC/SiC复合材料基体上制备粘结底层具体包括：真空等离子喷涂功率35～40KW，喷涂距离240-280mm，所述粘结底层厚度0.10～0.15mm。
优选地，Gd2SiO5粉末粒径范围5～45μm，所述采用真空等离子喷涂技术在所述粘结底层上制备中间层具体包括：真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，所述中间层厚度0.15～0.20mm。
优选地，Yb2SiO5粉末粒径范围5～45μm，所述采用真空等离子喷涂技术在所述中间层上制备面层具体包括：真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，Yb2SiO5面层厚度0.15～0.25mm。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，本发明中环境障碍涂层为真空等离子喷涂氧化钆(Gd2O3)掺杂硅(Si)粘结底层+真空等离子喷涂硅酸钆(Gd2SiO5)中间层+真空等离子喷涂硅酸镱(Yb2SiO5)面层三层结构。采用真空等离子喷涂工艺制备Gd2SiO5涂层、Yb2SiO5涂层，涂层成分保持好，几乎没有材料成分损失及硅酸盐分解，相组成稳定，涂层抗热震性能优良。Gd2SiO5中间层与Gd2O3掺杂Si粘结底层及Yb2SiO5面层物理及化学相容性好，结合强度高。特别是在高温下Yb2SiO5具有出色的抗水蒸气腐蚀及抗CMAS腐蚀能力，环境稳定性明显优于莫来石及BSAS材料。本发明的真空等离子喷涂的Gd2O3掺杂Si粘结底层+真空等离子喷涂Gd2SiO5中间层+真空等离子喷涂Yb2SiO5面层三层结构环境障碍涂层可在1400℃环境下长期稳定工作。
本发明是一种三层结构高温环境障碍涂层的真空等离子喷涂制备方法。粒径20～100纳米的Gd2O3掺杂至Si粉体中，细小均匀分布的Gd2O3抑制了高温环境下Si晶粒长大，并且具有弥散强化作用，明显提高Si涂层高温强度、组织结构稳定性及涂层与SiC/SiC复合材料基体间结合强度，提高了高温环境障碍涂层工作寿命及使用可靠性，属国内首创技术。真空等离子喷涂Gd2SiO5中间层、Yb2SiO5面层，涂层成分保持好，几乎没有材料成分损失及硅酸盐分解，相组成稳定，涂层抗热震性能优良。Gd2SiO5中间层与Gd2O3掺杂Si粘结底层及Yb2SiO5面层物理及化学相容性好、结合强度高。特别是在高温下Yb2SiO5涂层具有出色的抗水蒸气腐蚀及抗CMAS腐蚀能力，高温环境稳定性优异。高温环境障碍涂层采用真空等离子喷涂Gd2O3掺杂Si粘结底层+真空等离子喷涂Gd2SiO5中间层+真空等离子喷涂Yb2SiO5面层三层结构设计，各层热物理性能匹配良好，可有效缓解涂层热应力，工作温度可达1400℃，大幅度提高了环境障碍涂层抗热冲击性能、抗热循环性能及使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种高温环境障碍涂层结构的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种高温环境障碍涂层制备方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的实施例提供了一种高温环境障碍涂层结构及其制备方法，尤其是应用于航空发动机及地面燃气轮机高温涂层制备技术领域中的高温环境障碍涂层结构及其制备方法。高温环境障碍涂层结构包括：
依次层叠在SiC/SiC复合材料基体表面的Gd2O3掺杂Si粘结底层、Gd2SiO5中间层以及Yb2SiO5面层。具体地，如图1为本发明实施例提供的一种高温环境障碍涂层结构示意图，涂层结构由SiC/SiC复合材料零件基体1、真空等离子喷涂Gd2O3掺杂Si粘结底层2、真空等离子喷涂Gd2SiO5中间层3以及真空等离子喷涂Yb2SiO5面层4构成。
具体地，采用机械球磨方法将Gd2O3粉末与Si粉末进行均匀混合，本实施例中球磨时间为48小时，但并不以此为限能够实现即可。细小均匀分布的Gd2O3抑制了高温环境下Si晶粒长大，并且具有弥散强化作用，明显提高Si涂层高温强度、组织结构稳定性及涂层与SiC/SiC复合材料基体间结合强度，提高了高温环境障碍涂层工作寿命及使用可靠性。
具体地，Gd2O3粉末粒径范围20～100nm，Si粉末粒径范围5～45μm，Gd2O3粉末质量百分数为1.0～8.0％；真空等离子喷涂Gd2O3掺杂Si粘结底层2是采用真空等离子喷涂技术在SiC/SiC复合材料零件基体1上制备，真空等离子喷涂功率35～40KW，喷涂距离240-280mm，真空等离子喷涂Gd2O3掺杂Si粘结底层2厚度0.10～0.15mm。
具体地，Gd2SiO5粉末粒径范围5～45μm，真空等离子喷涂Gd2SiO5中间层3采用真空等离子喷涂技术在真空等离子喷涂Gd2O3掺杂Si粘结底层2上制备，真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，真空等离子喷涂Gd2SiO5中间层3厚度0.15～0.20mm。
具体地，Yb2SiO5粉末粒径范围5～45μm，真空等离子喷涂Yb2SiO5面层4采用真空等离子喷涂技术在真空等离子喷涂Gd2SiO5中间层3上制备，真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，真空等离子喷涂Yb2SiO5面层4厚度0.15～0.25mm。
另一方面，如图2所示为本发明实施例提供的一种高温环境障碍涂层制备方法，具体包括：
S101：采用真空等离子喷涂技术在SiC/SiC复合材料基体上制备粘结底层，其中所述粘结底层的真空等离子喷涂粉末材料为Gd2O3掺杂Si粉末；
S102：采用真空等离子喷涂技术在所述粘结底层上制备中间层，其中所述中间层的真空等离子喷涂粉末材料为Gd2SiO5粉末；
S103：采用真空等离子喷涂技术在所述中间层上制备面层，其中所述面层的真空等离子喷涂粉末材料为Yb2SiO5粉末。
具体地，还包括：采用机械球磨方法将Gd2O3粉末与Si粉末均匀混合，本实施例中球磨时间为48小时，但并不以此为限能够实现即可。细小均匀分布的Gd2O3抑制了高温环境下Si晶粒长大，并且具有弥散强化作用，明显提高Si涂层高温强度、组织结构稳定性及涂层与SiC/SiC复合材料基体间结合强度，提高了高温环境障碍涂层工作寿命及使用可靠性。
具体地，Gd2O3粉末粒径范围20～100nm，Si粉末粒径范围5～45μm，Gd2O3粉末质量百分数为1.0～8.0％。
优选地，步骤S101具体包括：真空等离子喷涂功率35～40KW，喷涂距离240-280mm，所述粘结底层厚度0.10～0.15mm。
优选地，Gd2SiO5粉末粒径范围5～45μm，步骤S102具体包括：真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，所述中间层厚度0.15～0.20mm。
优选地，Yb2SiO5粉末粒径范围5～45μm，步骤S103具体包括：真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，Yb2SiO5面层厚度0.15～0.25mm。
下面为本发明实施例提供的高温环境障碍涂层的具体制备方法，
实施例一：
采用真空等离子喷涂工艺在经清洗的SiC/SiC复合材料零件上喷涂Gd2O3掺杂Si粘结底层，真空等离子喷涂功率35KW，喷涂距离260mm，控制粘结底层厚度处于0.10mm～0.15mm范围。
在Gd2O3掺杂Si粘结底层上采用真空等离子喷涂工艺制备Gd2SiO5中间层，真空等离子喷涂功率50KW，喷涂距离220mm,控制中间层厚度处于0.15mm～0.20mm范围。
在Gd2SiO5中间层上采用真空等离子喷涂工艺制备Yb2SiO5面层，真空等离子喷涂功率50KW，喷涂距离220mm,控制面层厚度处于0.15mm～0.25mm范围。
实施例二
采用真空等离子喷涂工艺在经清洗的SiC/SiC复合材料零件上喷涂Gd2O3掺杂Si粘结底层，真空等离子喷涂功率38KW，喷涂距离240mm，控制粘结底层厚度处于0.10mm-0.15mm范围。
在Gd2O3掺杂Si粘结底层上采用真空等离子喷涂工艺制备Gd2SiO5中间层，真空等离子喷涂功率52KW，喷涂距离200mm,控制中间层厚度处于0.15mm-0.20mm范围。
在Gd2SiO5中间层上采用真空等离子喷涂工艺制备Yb2SiO5面层，真空等离子喷涂功率52KW，喷涂距离200mm,控制面层厚度处于0.15mm-0.25mm范围。
上述方案中，本发明中环境障碍涂层为真空等离子喷涂氧化钆(Gd2O3)掺杂硅(Si)粘结底层+真空等离子喷涂硅酸钆(Gd2SiO5)中间层+真空等离子喷涂硅酸镱(Yb2SiO5)面层三层结构。采用真空等离子喷涂工艺制备Gd2SiO5涂层、Yb2SiO5涂层，涂层成分保持好，几乎没有材料成分损失及硅酸盐分解，相组成稳定，涂层抗热震性能优良。Gd2SiO5中间层与Gd2O3掺杂Si粘结底层及Yb2SiO5面层物理及化学相容性好，结合强度高。特别是在高温下Yb2SiO5具有出色的抗水蒸气腐蚀及抗CMAS腐蚀能力，环境稳定性明显优于莫来石及BSAS材料。本发明的真空等离子喷涂的Gd2O3掺杂Si粘结底层+真空等离子喷涂Gd2SiO5中间层+真空等离子喷涂Yb2SiO5面层三层结构环境障碍涂层可在1400℃环境下长期稳定工作。
本发明是一种三层结构高温环境障碍涂层的真空等离子喷涂制备方法。粒径20～100纳米的Gd2O3掺杂至Si粉体中，细小均匀分布的Gd2O3抑制了高温环境下Si晶粒长大，并且具有弥散强化作用，明显提高Si涂层高温强度、组织结构稳定性及涂层与SiC/SiC复合材料基体间结合强度，提高了高温环境障碍涂层工作寿命及使用可靠性，属国内首创技术。真空等离子喷涂Gd2SiO5中间层、Yb2SiO5面层，涂层成分保持好，几乎没有材料成分损失及硅酸盐分解，相组成稳定，涂层抗热震性能优良。Gd2SiO5中间层与Gd2O3掺杂Si粘结底层及Yb2SiO5面层物理及化学相容性好、结合强度高。特别是在高温下Yb2SiO5涂层具有出色的抗水蒸气腐蚀及抗CMAS腐蚀能力，高温环境稳定性优异。高温环境障碍涂层采用真空等离子喷涂Gd2O3掺杂Si粘结底层+真空等离子喷涂Gd2SiO5中间层+真空等离子喷涂Yb2SiO5面层三层结构设计，各层热物理性能匹配良好，可有效缓解涂层热应力，工作温度可达1400℃，大幅度提高了环境障碍涂层抗热冲击性能、抗热循环性能及使用寿命。
在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高温环境障碍涂层结构，其特征在于，包括：
依次层叠在SiC/SiC复合材料基体表面的Gd2O3掺杂Si的粘结底层、Gd2SiO5的中间层以及Yb2SiO5的面层；所述涂层结构中的粘结底层、Gd2SiO5的中间层以及Yb2SiO5的面层均采用真空等离子喷涂技术制备。
2.根据权利要求1所述的涂层结构，其特征在于，采用机械球磨方法将Gd2O3粉末与Si粉末均匀混合。
3.根据权利要求1所述的涂层结构，其特征在于，Gd2O3粉末粒径范围20～100nm，Si粉末粒径范围5～45μm，Gd2O3粉末质量百分数为1.0～8.0％；所述粘结底层是采用真空等离子喷涂技术在所述SiC/SiC复合材料基体上制备，真空等离子喷涂功率35～40KW，喷涂距离240-280mm，所述粘结底层厚度0.10～0.15mm。
4.根据权利要求1所述的涂层结构，其特征在于，Gd2SiO5粉末粒径范围5～45μm，所述中间层是采用真空等离子喷涂技术在所述粘结底层上制备，真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，所述中间层厚度0.15～0.20mm。
5.根据权利要求1所述的涂层结构，其特征在于，Yb2SiO5粉末粒径范围5～45μm，所述面层采用真空等离子喷涂技术在所述中间层上制备，真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，Yb2SiO5面层厚度0.15～0.25mm。
6.一种高温环境障碍涂层的制备方法，其特征在于，包括：
采用真空等离子喷涂技术在SiC/SiC复合材料基体上制备粘结底层，其中所述粘结底层的真空等离子喷涂粉末材料为Gd2O3粉末掺杂Si粉末；
采用真空等离子喷涂技术在所述粘结底层上制备中间层，其中所述中间层的真空等离子喷涂粉末材料为Gd2SiO5粉末；
采用真空等离子喷涂技术在所述中间层上制备面层，其中所述面层的真空等离子喷涂粉末材料为Yb2SiO5粉末。
7.根据权利要求6所述的涂层的制备方法，其特征在于，还包括：
采用机械球磨方法将Gd2O3粉末与Si粉末均匀混合。
8.根据权利要求6所述的涂层的制备方法，其特征在于，Gd2O3粉末粒径范围20～100nm，Si粉末粒径范围5～45μm，Gd2O3粉末质量百分数为1.0～8.0％；所述采用真空等离子喷涂技术在SiC/SiC复合材料基体上制备粘结底层具体包括：真空等离子喷涂功率35～40KW，喷涂距离240-280mm，所述粘结底层厚度0.10～0.15mm。
9.根据权利要求6所述的涂层的制备方法，其特征在于，Gd2SiO5粉末粒径范围5～45μm，所述采用真空等离子喷涂技术在所述粘结底层上制备中间层具体包括：真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，所述中间层厚度0.15～0.20mm。
10.根据权利要求6所述的涂层的制备方法，其特征在于，Yb2SiO5粉末粒径范围5～45μm，所述采用真空等离子喷涂技术在所述中间层上制备面层具体包括：真空等离子喷涂功率45～55KW，喷涂距离180～220mm，Yb2SiO5面层厚度0.15～0.25mm。
CN201810974765.3A 2018-08-24 2018-08-24 一种高温环境障碍涂层结构及其制备方法 Active CN108950463B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810974765.3A CN108950463B (zh) 2018-08-24 2018-08-24 一种高温环境障碍涂层结构及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810974765.3A CN108950463B (zh) 2018-08-24 2018-08-24 一种高温环境障碍涂层结构及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108950463A CN108950463A (zh) 2018-12-07
CN108950463B true CN108950463B (zh) 2020-08-04

Family

ID=64473826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810974765.3A Active CN108950463B (zh) 2018-08-24 2018-08-24 一种高温环境障碍涂层结构及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108950463B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109678560B (zh) * 2019-03-08 2019-12-10 航天特种材料及工艺技术研究所 一种在基体材料上形成的高温抗烧蚀涂层及其制备方法和应用
CN110284097B (zh) * 2019-08-13 2021-04-09 广东省新材料研究所 环境障涂层及其涂覆方法与应用
CN114763598B (zh) * 2021-01-13 2024-03-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种长寿命环境障碍涂层及其制备方法
FR3125037B1 (fr) * 2021-07-07 2023-07-07 Safran Ceram Barrière environnementale pour un substrat comprenant du silicium libre.
CN115369348B (zh) * 2022-08-03 2024-02-06 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种具有良好的高温稳定性的环境障碍涂层及制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050255648A1 (en) * 2004-05-13 2005-11-17 Tania Bhatia Silicon based substrate hafnium oxide top environmental/thermal top barrier layer and method for preparing
US7785722B2 (en) * 2006-01-20 2010-08-31 United Technologies Corporation CMAS resistant thermal barrier coating
US20120308836A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 Paul Sheedy Composite article having silicate barrier layer and method therefor
CN105384467B (zh) * 2015-12-14 2017-08-25 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种用于陶瓷基复合材料基体的环境障碍涂层及制备方法
CN106435443B (zh) * 2016-09-30 2018-11-13 广东省新材料研究所 一种环境障涂层的制备方法
CN108342678B (zh) * 2018-03-15 2020-09-15 北京矿冶科技集团有限公司 具有结构梯度的热障涂层及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108950463A (zh) 2018-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108950463B (zh) 一种高温环境障碍涂层结构及其制备方法
US6485848B1 (en) Coated article and method of making
JP5436761B2 (ja) 炭化ケイ素系繊維強化セラミックス複合材料の耐環境コーティング構造
US7579085B2 (en) Coated silicon comprising material for protection against environmental corrosion
CN101503305B (zh) 一种自愈合碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法
US8137826B2 (en) Composite material part with a silicon-containing ceramic matrix protected against corrosion
CN109468568B (zh) 一种抗裂纹扩展的稀土硅酸盐环境障碍涂层及制备方法
US20090169873A1 (en) Composite Material Component With Silicon-Containing Ceramic Matrix, Protected Against Corrosion
JP2023549545A (ja) 接合はんだ及びその製造方法、炭化ケイ素被覆の接合方法
CN109468574B (zh) 一种耐高温环境障碍涂层及制备方法
CN111004990A (zh) 用于热障涂层抗熔融cmas腐蚀的max相涂层及热喷涂制备方法
JP4753568B2 (ja) ＳｉＣ系繊維強化セラミックス複合材料耐環境コーティングおよびその製造方法
CA2938229A1 (en) Hot dust resistant environmental barrier coatings
CN111233446A (zh) 一种用于陶瓷基复合材料基体的硅酸铪环境障涂层及其制备方法
CN110903074A (zh) 一种碳化硅基体表面高温抗氧化涂层及其制备方法
CN102746032B (zh) 一种碳纤维增韧碳化硅基复合材料中温1000～1400℃涂层的修补方法
CN104276838B (zh) 陶瓷与金属双玻璃化的封接方法
CN114163260A (zh) 一种无人机表面的陶瓷基复合材料体系及其制备方法
CN116789465A (zh) 一种兼顾自愈合与抗腐蚀的四元Si-Y-B-Yb涂层制备方法
CN103722784B (zh) 一种叠层树脂填充混杂复合材料的制备方法
CN114293132A (zh) 一种利用纳米改性硅粘结层提高环境障涂层结合强度的方法
CN114958259A (zh) 一种用于复合材料的耐高温酚醛型胶粘剂及制备方法
CN114164386A (zh) 一种低空飞行器表面的复合梯度涂层及其制备方法
CN114763598A (zh) 一种长寿命环境障碍涂层及其制备方法
CN115584463B (zh) 一种抗熔盐腐蚀的热障涂层及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant