[0001]
本發明涉及熱障涂層及其制備方法。
背景技術：
[0002]
為提升燃油經濟性和工作推力，航空發動機渦輪進口溫度逐步提升，已遠超傳統鎳基單晶高溫合金許可使用溫度。熱障涂層(thermal barrier coating,tbc)被廣泛應用于高壓渦輪葉片等高溫端零組件，用于隔絕零組件基體與高溫燃氣，抵抗高溫氧化和腐蝕，降低基體表面溫度，提升渦輪等單元體工作效率，延長其工作壽命，節約航空發動機運行成本。
[0003]
熱障涂層通常由兩部分組成：與燃氣接觸的外層稱為面層(top coat,tc)，主要是陶瓷隔熱材料，常見的組分為氧化釔(y2o3)穩態化的二氧化鋯(zro2)或稀土氧化物，其功能是隔熱；在面層和基體之間的中間層稱為粘結層(bond coat,bc)，常見的組分為mcraly(m＝ni、co或nico)和nial(pt)，其功能是緩解基體與陶瓷層由于熱不匹配所產生的熱應力和抗腐蝕氧化。
[0004]
熱障涂層在服役中，會發生以下過程：粘結層與面層之間會形成具有保護作用的僅數微米厚的tgo層(thermally grown oxides，如al2o3等)，且厚度逐漸增加，粘結層中的al元素等被消耗；粘結層與基體發生互擴散，粘結層中的活性元素擴散至基體，基體難熔元素擴散至粘結層，粘結層和基體材料基本特性發生改變；粘結層、tgo和面層由于熱膨脹系數不匹配導致熱應力積累，出現tgo層褶皺、開裂和面層剝落。因此，粘結層對熱障涂層服役和失效起關鍵作用。
[0005]
有研究表明，在粘結層中少量或微量添加微量元素，可促進α-al2o3生成、改善tgo與粘結層結合，避免或延緩tgo中尖晶石結構的(ni,co)(cr,al)2o4氧化物生成，這些氧化物易在高低溫循環下萌生裂紋并導致涂層失效。此外，粘結層表面應力狀態對裂紋擴展影響較大，通常認為表面拉應力較壓應力更易導致裂紋迅速擴展和合并，致使涂層斷裂、失效。
[0006]
工業常用的熱障涂層傳統制備工藝包括熱噴涂、電鍍、化學氣相滲、離子鍍和電子束物理氣相沉積等。因此，微量元素需添加/合成至噴涂用粉末、電鍍液、沉積用靶材等材料中，以便引入涂層。例如，在nicral粉末中添加0.2～1.5％的y元素，并通過等離子噴涂工藝制備nicraly粘結層?？傮w而言，傳統工藝方法通常存在微量元素易擴散至基體，
聲明：
“熱障涂層及其制備方法與流程” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：中國航發商用航空發動機有限責任公司
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2025年07月23日 ~ 26日 
