CN113996783A - 裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法 - Google Patents

裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113996783A
CN113996783A CN202111176997.2A CN202111176997A CN113996783A CN 113996783 A CN113996783 A CN 113996783A CN 202111176997 A CN202111176997 A CN 202111176997A CN 113996783 A CN113996783 A CN 113996783A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
powder material
preparation
temperature
thermal barrier
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.)
Granted
Application number
CN202111176997.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113996783B (zh
Inventor
田浩亮
杜修忻
王长亮
郭孟秋
宇波
于洋
肖晨兵
周子民
张昂
王天颖
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.)
AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Original Assignee
AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
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 AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials filed Critical AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Priority to CN202111176997.2A priority Critical patent/CN113996783B/zh
Publication of CN113996783A publication Critical patent/CN113996783A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113996783B publication Critical patent/CN113996783B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/026—Spray drying of solutions or suspensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • 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
    • C23C4/06—Metallic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

提供裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，所述粉体材料包括底层粉体材料和面层粉体材料；所述面层粉体材料的制备步骤如下：对MoSi2粉体进行包覆处理，使得MoSi2粉体具有Ni包覆外壳，形成Ni@MoSi2高温修复粉体；取ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的粉体混合物，其中ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的质量百分比为(78.5～80)：(9.5～10)：(5.5～6)：(5～5.5)；将所述粉体混合物与Ni@MoSi2粉体按照质量百分比为(70～80)：(20～30)均匀混合并进行喷雾造粒，获得ZrO2‑Y2O3‑Yb2O3‑Gd2O3‑MoSi2粉粒材料，所述粉粒材料的流动性为40～47s/50g，粒度为35～65μm，松装密度为1.56～1.80g/cm3。本发明改善涂层的抗热冲击性能和隔热效能。

Description

裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法
技术领域
本发明涉及高温热部件防护用的智能自适应热障涂层材料及制备技术领域，尤其涉及航空航天高温热部件技术领域，具体涉及裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，特别是极限温度裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法。
背景技术
现阶段热障涂层材料在高温环境下的热导率、热稳定性以及抗氧化性能方面已经难以满足航空发动机关键热端部件日益提高的高温服役需求。并且，伴随热障涂层的长时高温服役，在复杂热力耦合的综合作用下，热障涂层易萌生裂纹导致涂层损伤甚至失效。因此，基于高温环境下航空发动机热端部件的可靠长时的服役需求，针对陶瓷面层以及金属粘结层两个角度系统地开展适用于高温环境下具有温感自适应智能裂纹愈合特性的高性能热障防护材料体系研究迫在眉睫。
形状记忆合金(Shape Memory Alloy，简称SMA)指的是在低温下变形，达到回复温度后恢复原有的形状的合金。目前较为常见的有铜基合金、镍钛基合金以及铁基合金三类形状记忆合金，其中铜基和镍钛基合金是具有热弹性马氏体相变及逆相变的记忆合金，而铁基记忆合金是通过奥氏体向马氏体的可逆相变完成的。但这三种合金仅适用于常温条件或较低温度下(小于700℃)的组织转变，对于航空发动机用耐高温涂层(＞1200℃)必须在现用形状记忆合金体系上添加Al、Cr或稀土氧化物来改善组织稳定性及高温抗氧化特性。目前，国内外的学者对于形状记忆合金做了一定的研究工作，他们经过研究发现：Ni-Ti基形状记忆合金具有超弹性、SM效应，可以在高温下仍具有稳定的弹性。将形状记忆合金材料喷涂作为基体与热障涂层之间的粘结过渡层，利用SMA的高温弹性减缓高温环境下陶瓷层与基体之间的热应力，同时SMA涂层兼具一定的阻尼效应，这将在一定程度上吸收陶瓷层所受的冲击力从而提高陶瓷层的抗冲蚀性能。但单一的SMA在持续的高温环境下容易因软化而降低超弹性，因此需要在其成分中添加Co、Al、Cr高温抗氧化元素，以及可以保持组织稳定性的CeO2或其他稀土氧化物。从而实现对高温稳定性进行改进。
传统的YSZ/MCrAlY涂层难以满足现阶段面临的1300℃以上环境下的需求，亟需研发新型热障涂层材料体系。但目前大多数研究仍集中在对陶瓷隔热层或金属粘结层单一涂层热学性能的表征上，针对长时高温环境下热障涂层的针对性结构设计研究较少，相关热障自愈合材料中的修复剂在1300℃极端环境下随着温度升高而损失，造成在＞1300℃以上的温度工作时无法起到自愈合修复的作用。针对热端部件在抑裂止裂与抗高温氧化等领域的防护需求，本专利研发了适用于1300℃以上高温环境的多元热障防护材料体系，并添加具备温感自适应智能裂纹愈合特征的外壳保护的自愈合粒子，其外壳可以保护自愈合粒子在低于1300℃时不被氧化损失，仅在大于1300℃时极端环境时温感粒子外壳局部破裂，内部自修复材料熔融自愈合裂纹等缺陷，并且温感粒子会在高温下熔融凝结形成表层致密防护层起到更好的抗热腐蚀和冲刷作用，抗氧化粘结层等多层结构的温感自适应智能裂纹愈合热障涂层。依靠涂层整体致密化控制、粘结层/基体界面的嵌合调控、自愈合粒子的裂纹修补与抑氧强化实现热障涂层的强结合、抗氧化性能复合提升。
本发明的目的是：提供裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法。
本发明的技术方案是：
提供裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，所述粉体材料包括底层粉体材料和面层粉体材料；
所述面层粉体材料的制备步骤如下：对MoSi2粉体进行包覆处理，使得MoSi2粉体具有Ni包覆外壳，形成Ni@MoSi2高温修复粉体；取ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的粉体混合物，其中ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的质量百分比为(78.5～80)：(9.5～10)：(5.5～6)：(5～5.5)；将所述粉体混合物与Ni@MoSi2粉体按照质量百分比为(70～80)：(20～30)均匀混合并进行喷雾造粒，获得ZrO2-Y2O3-Yb2O3-Gd2O3-MoSi2粉粒材料，所述粉粒材料的流动性为40～47s/50g，粒度为35～65μm，松装密度为1.56～1.80g/cm3；
所述底层粉体材料的制备步骤如下：
将Ni-Ti合金粉体、Ni粉体、Co粉体、Cr粉体、Al粉体、Si粉体和CeO2粉体按照质量百分比为(41～42)：(18～19)：(20～21)：(10～11)：(2～4)：(0.5～1)：(2～8.5)混合；混合后采用湿法球磨工艺处理混合后的粉末，对球磨混合后的粉末进行喷雾造粒，得到实心球形粉粒材料，将实心球形粉粒材料在1500℃～1560℃下高温真空热处理烧结，得到致密且成分均匀的球形合金粉末。
优选地，Ni-Ti合金粉体中Ni：Ti的质量百分比为(31～33)：(67～69)。更进一步的，Ni-Ti合金粉通过氩气保护的真空熔炼法制备，粒度为1～3μm，氧含量＜200ppm；
优选地，Ni粉体、Co粉体、Al粉体、Si粉体和CeO2粉体粒径均为1～3μm，纯度＞99.5％。
优选的，所述湿法球磨工艺中加入乙醇介质，选用直径5mm～10mm的氧化锆球，并在球磨过程中不断加入乙醇介质避免温度超过72℃，球磨处理3～5小时使得粉体混合均匀，球磨结束后先进行烘干去除乙醇介质，再进行所述喷雾造粒。
优选的，所述底层粉体材料的制备步骤中的喷雾造粒工艺：将球磨混合后的粉末匀速加入到温度为200℃～230℃的混合液中并搅拌，混合液为质量比为(3～5)：(95～97)的聚乙烯醇和水，得到料浆，使得料浆在氦气气氛保护下进行喷雾造粒。喷雾造粒设备的入料温度为220℃，喷雾造粒设备的出料温度为110℃。粉末与混合液的质量比为1：4。
优选地，MoSi2粉体的粒度为1～3μm，纯度大于99.8％。
优选地，所述包覆外壳通过对MoSi2粉末进行Ni电镀工艺实现。优选的，所述包覆外壳的厚度为2～6μm。
优选的，ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的粉体粒度均为15～40nm。
优选的，所述面层粉体材料的制备步骤的喷雾造粒工艺中：将粉体混合物与Ni@MoSi2粉体混合均匀后加入到聚乙烯醇-水溶液中形成浆料，喷雾造粒设备的进料温度为280℃，出料温度为120℃。
本发明的优点是：
1、本发明包括抗高温氧化的形状记忆合金粘结底层和温感裂纹愈合涂层面层组成的双层结构，有效的克服了传统热障涂层韧性不足、只能单一防护的难题。
2、通过所处环境热冲击强度不同，形状记忆合金特性的粘结底层可进行智能自适应调节防御强度，发挥Ni-Ti合金优异的高温稳定性，通过耦合自适应的防护机制，减缓高温下陶瓷层与基体间的热应力，Co、Al、Cr高温抗氧化元素，以及可以保持组织稳定性的CeO2或其他稀土氧化物，为高性能新型耐高温粘结底层提供新的设计思路。
3、采用Ni@MoSi2温感自修复粒子改性的ZrO2-Y2O3-Yb2O3-Gd2O3体系作为面层热障涂层，Ni@MoSi2温感粒子Ni外壳可以保护自愈合粒子在低于1300℃时不易于被氧化损失，更大限度的保留自修复能力在大于1300℃时的极端环境时，温感粒子外壳局部受极限高温影响破裂，此时内部自修复材料MoSi2可以熔融形成Mo和SiO2自愈合裂纹等缺陷，并且温感粒子会在高温下熔融凝结形成表层致密防护层，改善涂层的抗热冲击性能和隔热效能。也就是说，至少要达到一次极限温度情况，才开始消耗MoSi2自修复材料。
4、该涂层体系不仅可以应用于高温合金基体的热端部件(约1250℃)隔热防护，也可以配合硅为底层而应用于碳化硅陶瓷基复合材料耐高温防护(1350～1500℃)。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
提供一种热喷涂温感自适应的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，所述粉体材料包括底层粉体材料和面层粉体材料；
所述面层粉体材料的制备步骤如下：对MoSi2粉体进行包覆处理，使得MoSi2粉体具有Ni包覆外壳，形成Ni@MoSi2高温修复粉体；取ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的粉体混合物，其中ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的质量百分比为78.5：9.5：5.5：6.5；将所述粉体混合物与Ni@MoSi2粉体按照质量百分比为70：30均匀混合并进行喷雾造粒，获得ZrO2-Y2O3-Yb2O3-Gd2O3-MoSi2粉粒材料，所述粉粒材料的流动性为40s/50g，粒度为35μm，松装密度为1.56g/cm3；所述底层粉体材料的制备步骤如下：
将Ni-Ti合金粉体、Ni粉体、Co粉体、Cr粉体、Al粉体、Si粉体和CeO2粉体按照质量百分比为41：18：20：10：2：0.5：8.5混合；混合后采用湿法球磨工艺处理混合后的粉末，对球磨混合后的粉末进行喷雾造粒，得到实心球形粉粒材料，将实心球形粉粒材料在1500℃下高温真空热处理烧结，得到致密且成分均匀的球形合金粉末。
其中，Ni-Ti合金粉体中Ni：Ti的质量百分比为31：69。Ni-Ti合金粉通过氩气保护的真空熔炼法制备，粒度为1μm，氧含量＜200ppm；
其中，Ni粉体、Co粉体、Al粉体、Si粉体和CeO2粉体粒径均为1μm，纯度＞99.5％。
其中，所述湿法球磨工艺中加入乙醇介质，选用直径5mm的氧化锆球，并在球磨过程中不断加入乙醇介质避免温度超过72℃，球磨处理3小时使得粉体混合均匀，球磨结束后先进行烘干去除乙醇介质，再进行所述喷雾造粒。
其中，所述底层粉体材料的制备步骤中的喷雾造粒工艺：将球磨混合后的粉末匀速加入到温度为200℃的混合液中并搅拌，混合液为质量比为3：97的聚乙烯醇和水，得到料浆，使得料浆在氦气气氛保护下进行喷雾造粒。喷雾造粒设备的入料温度为220℃，喷雾造粒设备的出料温度为110℃。粉末与混合液的质量比为1：4。
其中，MoSi2粉体的粒度为1μm，纯度大于99.8％。
其中，所述包覆外壳通过对MoSi2粉末进行Ni电镀工艺实现。其中，所述包覆外壳的厚度为2μm。
其中，ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的粉体粒度均为15nm。
其中，所述面层粉体材料的制备步骤的喷雾造粒工艺中：将粉体混合物与Ni@MoSi2粉体混合均匀后加入到聚乙烯醇-水溶液中形成浆料，喷雾造粒设备的进料温度为280℃，出料温度为120℃。
实施例2：
提供一种热喷涂温感自适应的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，所述粉体材料包括底层粉体材料和面层粉体材料；
所述面层粉体材料的制备步骤如下：对MoSi2粉体进行包覆处理，使得MoSi2粉体具有Ni包覆外壳，形成Ni@MoSi2高温修复粉体；取ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的粉体混合物，其中ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的质量百分比为79：9.5：5.5：6；将所述粉体混合物与Ni@MoSi2粉体按照质量百分比为75：25均匀混合并进行喷雾造粒，获得ZrO2-Y2O3-Yb2O3-Gd2O3-MoSi2粉粒材料，所述粉粒材料的流动性为42s/50g，粒度为40μm，松装密度为1.62g/cm3；
所述底层粉体材料的制备步骤如下：
将Ni-Ti合金粉体、Ni粉体、Co粉体、Cr粉体、Al粉体、Si粉体和CeO2粉体按照质量百分比为42：18：21：10：2：0.5：6.5混合；混合后采用湿法球磨工艺处理混合后的粉末，对球磨混合后的粉末进行喷雾造粒，得到实心球形粉粒材料，将实心球形粉粒材料在1540℃下高温真空热处理烧结，得到致密且成分均匀的球形合金粉末。
其中，Ni-Ti合金粉体中Ni：Ti的质量百分比为32：68。更进一步的，Ni-Ti合金粉通过氩气保护的真空熔炼法制备，粒度为2μm，氧含量＜200ppm；
其中，Ni粉体、Co粉体、Al粉体、Si粉体和CeO2粉体粒径均为2μm，纯度＞99.5％。
其中，所述湿法球磨工艺中加入乙醇介质，选用直径8mm的氧化锆球，并在球磨过程中不断加入乙醇介质避免温度超过72℃，球磨处理4小时使得粉体混合均匀，球磨结束后先进行烘干去除乙醇介质，再进行所述喷雾造粒。
其中，所述底层粉体材料的制备步骤中的喷雾造粒工艺：将球磨混合后的粉末匀速加入到温度为220℃的混合液中并搅拌，混合液为质量比为4：96的聚乙烯醇和水，得到料浆，使得料浆在氦气气氛保护下进行喷雾造粒。喷雾造粒设备的入料温度为220℃，喷雾造粒设备的出料温度为110℃。粉末与混合液的质量比为1：4。
其中，MoSi2粉体的粒度为2μm，纯度大于99.8％。
其中，所述包覆外壳通过对MoSi2粉末进行Ni电镀工艺实现。优选的，所述包覆外壳的厚度为4μm。
其中，ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的粉体粒度均为30nm。
其中，所述面层粉体材料的制备步骤的喷雾造粒工艺中：将粉体混合物与Ni@MoSi2粉体混合均匀后加入到聚乙烯醇-水溶液中形成浆料，喷雾造粒设备的进料温度为280℃，出料温度为120℃。
实施例3：
提供一种热喷涂温感自适应的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，所述粉体材料包括底层粉体材料和面层粉体材料；
所述面层粉体材料的制备步骤如下：对MoSi2粉体进行包覆处理，使得MoSi2粉体具有Ni包覆外壳，形成Ni@MoSi2高温修复粉体；取ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的粉体混合物，其中ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的质量百分比为80：10：6：4将所述粉体混合物与Ni@MoSi2粉体按照质量百分比为80：20均匀混合并进行喷雾造粒，获得ZrO2-Y2O3-Yb2O3-Gd2O3-MoSi2粉粒材料，所述粉粒材料的流动性为47s/50g，粒度为65μm，松装密度为1.80g/cm3；
所述底层粉体材料的制备步骤如下：
将Ni-Ti合金粉体、Ni粉体、Co粉体、Cr粉体、Al粉体、Si粉体和CeO2粉体按照质量百分比为42：19：21：11：4：1：2混合；混合后采用湿法球磨工艺处理混合后的粉末，对球磨混合后的粉末进行喷雾造粒，得到实心球形粉粒材料，将实心球形粉粒材料在1560℃下高温真空热处理烧结，得到致密且成分均匀的球形合金粉末。
其中，Ni-Ti合金粉体中Ni：Ti的质量百分比为33：67。更进一步的，Ni-Ti合金粉通过氩气保护的真空熔炼法制备，粒度为3μm，氧含量＜200ppm；
其中，Ni粉体、Co粉体、Al粉体、Si粉体和CeO2粉体粒径均为3μm，纯度＞99.5％。
其中，所述湿法球磨工艺中加入乙醇介质，选用直径10mm的氧化锆球，并在球磨过程中不断加入乙醇介质避免温度超过72℃，球磨处理5小时使得粉体混合均匀，球磨结束后先进行烘干去除乙醇介质，再进行所述喷雾造粒。其中，所述底层粉体材料的制备步骤中的喷雾造粒工艺：将球磨混合后的粉末匀速加入到温度为230℃的混合液中并搅拌，混合液为质量比为5：95的聚乙烯醇和水，得到料浆，使得料浆在氦气气氛保护下进行喷雾造粒。喷雾造粒设备的入料温度为220℃，喷雾造粒设备的出料温度为110℃。粉末与混合液的质量比为1：4。
其中，MoSi2粉体的粒度为3μm，纯度大于99.8％。
其中，所述包覆外壳通过对MoSi2粉末进行Ni电镀工艺实现。优选的，所述包覆外壳的厚度为6μm。
其中，ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的粉体粒度均为40nm。
其中，所述面层粉体材料的制备步骤的喷雾造粒工艺中：将粉体混合物与Ni@MoSi2粉体混合均匀后加入到聚乙烯醇-水溶液中形成浆料，喷雾造粒设备的进料温度为280℃，出料温度为120℃。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，其特征在于：所述粉体材料包括底层粉体材料和面层粉体材料；
所述面层粉体材料的制备步骤如下：对MoSi2粉体进行包覆处理，使得MoSi2粉体具有Ni包覆外壳，形成Ni@MoSi2高温修复粉体；取ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的粉体混合物，其中ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的质量百分比为(78.5～80)：(9.5～10)：(5.5～6)：(5～5.5)；将所述粉体混合物与Ni@MoSi2粉体按照质量百分比为(70～80)：(20～30)均匀混合并进行喷雾造粒，获得ZrO2-Y2O3-Yb2O3-Gd2O3-MoSi2粉粒材料，所述粉粒材料的流动性为40～47s/50g，粒度为35～65μm，松装密度为1.56～1.80g/cm3；
所述底层粉体材料的制备步骤如下：
将Ni-Ti合金粉体、Ni粉体、Co粉体、Cr粉体、Al粉体、Si粉体和CeO2粉体按照质量百分比为(41～42)：(18～19)：(20～21)：(10～11)：(2～4)：(0.5～1)：(2～8.5)混合；混合后采用湿法球磨工艺处理混合后的粉末，对球磨混合后的粉末进行喷雾造粒，得到实心球形粉粒材料，将实心球形粉粒材料在1500℃～1560℃下高温真空热处理烧结，得到致密且成分均匀的球形合金粉末。
2.根据权利要求1所述的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，其特征在于：Ni-Ti合金粉体中Ni：Ti的质量百分比为(31～33)：(67～69)。
3.根据权利要求1所述的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，其特征在于：Ni-Ti合金粉通过氩气保护的真空熔炼法制备，粒度为1～3μm，氧含量＜200ppm。
4.根据权利要求1所述的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，其特征在于：Ni粉体、Co粉体、Al粉体、Si粉体和CeO2粉体粒径均为1～3μm，纯度＞99.5％。
5.根据权利要求1所述的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，其特征在于：所述湿法球磨工艺中加入乙醇介质，选用直径5mm～10mm的氧化锆球，并在球磨过程中不断加入乙醇介质避免温度超过72℃，球磨处理3～5小时使得粉体混合均匀，球磨结束后先进行烘干去除乙醇介质，再进行所述喷雾造粒。
6.根据权利要求1所述的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，其特征在于：所述底层粉体材料的制备步骤中的喷雾造粒工艺：将球磨混合后的粉末匀速加入到温度为200℃～230℃的混合液中并搅拌，混合液为质量比为(3～5)：(95～97)的聚乙烯醇和水，得到料浆，使得料浆在氦气气氛保护下进行喷雾造粒。喷雾造粒设备的入料温度为220℃，喷雾造粒设备的出料温度为110℃。粉末与混合液的质量比为1：4。
7.根据权利要求1所述的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，其特征在于：MoSi2粉体的粒度为1～3μm，纯度大于99.8％。
8.根据权利要求1所述的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，其特征在于：所述包覆外壳通过对MoSi2粉末进行Ni电镀工艺实现。优选的，所述包覆外壳的厚度为2～6μm。
9.根据权利要求1所述的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，其特征在于：ZrO2、Y2O3、Yb2O3和Gd2O3的粉体粒度均为15～40nm。
10.根据权利要求1所述的裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法，其特征在于：所述面层粉体材料的制备步骤的喷雾造粒工艺中：将粉体混合物与Ni@MoSi2粉体混合均匀后加入到聚乙烯醇-水溶液中形成浆料，喷雾造粒设备的进料温度为280℃，出料温度为120℃。
CN202111176997.2A 2021-10-09 2021-10-09 裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法 Active CN113996783B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111176997.2A CN113996783B (zh) 2021-10-09 2021-10-09 裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111176997.2A CN113996783B (zh) 2021-10-09 2021-10-09 裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113996783A true CN113996783A (zh) 2022-02-01
CN113996783B CN113996783B (zh) 2023-07-21

Family

ID=79922488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111176997.2A Active CN113996783B (zh) 2021-10-09 2021-10-09 裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113996783B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115057714A (zh) * 2022-06-28 2022-09-16 中国航发北京航空材料研究院 一种自修复热障涂层材料及其制备方法和应用

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090004427A1 (en) * 2007-06-26 2009-01-01 General Electric Company Articles for high temperature service and methods for their manufacture
CN102041499A (zh) * 2009-10-18 2011-05-04 中国科学院上海硅酸盐研究所 二硅化钼复合涂层及其制备方法
CN103304234A (zh) * 2013-06-17 2013-09-18 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种抗高温烧结热障涂层用复合陶瓷粉末材料的制备方法
CN106244974A (zh) * 2016-08-23 2016-12-21 华南理工大学 一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法
RU2662520C1 (ru) * 2017-05-30 2018-07-26 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов" (ФГУП "ВНИИТС") Двухслойное жаростойкое покрытие на изделиях из углерод-углеродных композиционных материалов
KR20190012481A (ko) * 2017-07-27 2019-02-11 창원대학교 산학협력단 열차폐 코팅층의 자가치유 발현을 위한 캡슐형 치유재
US20190292645A1 (en) * 2016-06-15 2019-09-26 Forschungszentrum Juelich Gmbh Self-healing heat damping layers and method for producing same
CN110387520A (zh) * 2019-09-04 2019-10-29 吉林大学 止裂抗剥落仿生堤坝结构梯度涂层及其制备方法
CN110438433A (zh) * 2019-07-29 2019-11-12 中国航发北京航空材料研究院 耐1200℃高温的抗氧化涂层材料、制备方法及涂层制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090004427A1 (en) * 2007-06-26 2009-01-01 General Electric Company Articles for high temperature service and methods for their manufacture
CN102041499A (zh) * 2009-10-18 2011-05-04 中国科学院上海硅酸盐研究所 二硅化钼复合涂层及其制备方法
CN103304234A (zh) * 2013-06-17 2013-09-18 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种抗高温烧结热障涂层用复合陶瓷粉末材料的制备方法
US20190292645A1 (en) * 2016-06-15 2019-09-26 Forschungszentrum Juelich Gmbh Self-healing heat damping layers and method for producing same
CN106244974A (zh) * 2016-08-23 2016-12-21 华南理工大学 一种固体自润滑抗磨损热障涂层的制备方法
RU2662520C1 (ru) * 2017-05-30 2018-07-26 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов" (ФГУП "ВНИИТС") Двухслойное жаростойкое покрытие на изделиях из углерод-углеродных композиционных материалов
KR20190012481A (ko) * 2017-07-27 2019-02-11 창원대학교 산학협력단 열차폐 코팅층의 자가치유 발현을 위한 캡슐형 치유재
CN110438433A (zh) * 2019-07-29 2019-11-12 中国航发北京航空材料研究院 耐1200℃高温的抗氧化涂层材料、制备方法及涂层制备方法
CN110387520A (zh) * 2019-09-04 2019-10-29 吉林大学 止裂抗剥落仿生堤坝结构梯度涂层及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHANG-CONGWANG ET.AL: "Oxidation behavior and mechanism of MoSi2-Y2O3 composite coating fabricated by supersonic atmospheric plasma spraying", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 *
FRANCK NOZAHIC ET.AL: "Thermal cycling and reactivity of a MoSi2/ZrO2 composite designed for self-healing thermal barrier coatings", 《MATERIALS & DESIGN》 *
Z. DERELIOGLU ET.AL: "On the use of B-alloyed MoSi2 particles as crack healing agents in yttria stabilized zirconia thermal barrier coatings", 《JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115057714A (zh) * 2022-06-28 2022-09-16 中国航发北京航空材料研究院 一种自修复热障涂层材料及其制备方法和应用
CN115057714B (zh) * 2022-06-28 2023-08-25 中国航发北京航空材料研究院 一种自修复热障涂层材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113996783B (zh) 2023-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101265561B (zh) 一种耐瞬态超高温的热障涂层陶瓷层的制备方法
CN108441807B (zh) 一种具有梯度结构的ysz-稀土锆酸盐热障涂层及制备方法
CN109706418A (zh) 一种双陶瓷层结构8ysz热障涂层及制备方法
Zhou et al. Thermal cycling behavior of nanostructured 8YSZ, SZ/8YSZ and 8CSZ/8YSZ thermal barrier coatings fabricated by atmospheric plasma spraying
WO2015035542A1 (zh) 抗高温材料用表面合金涂层复合材料、涂层及其制备方法
CN111471998B (zh) 一种Yb改性防CMAS复合结构热障涂层及其制备方法
CN101723667A (zh) 带有网状裂纹结构的多元稀土氧化物掺杂氧化锆热障涂层及其制备方法
CN101405423A (zh) 隔热涂敷部件及其制造方法，以及隔热涂层材料、燃气轮机及烧结体
CN111777413B (zh) 一种等离子喷涂用纳米锆酸钆粉体的制备方法及应用
Zhu et al. Furnace cyclic oxidation behavior of multicomponent low conductivity thermal barrier coatings
CN107699844B (zh) 一种热障抗烧蚀复合涂层及其制备方法
CN107245687A (zh) 一种高韧稀土磷酸盐/锆酸盐复合热障涂层及其制备方法
CN113151768B (zh) 一种喷气式发动机叶片用热障涂层及其制备方法
CN110743765B (zh) 一种钛合金铸锭表面玻璃涂层及其制备方法
CN106967953A (zh) 一种基于缺陷萤石结构的稀土铌酸盐的发光热障涂层体系及其制备方法
CN108715987B (zh) 一种提高热障涂层结合强度的方法
CN109930102A (zh) 一种新型热障涂层制备工艺
CN113930705A (zh) 一种长寿命热障涂层材料及其制备工艺、以及一种热障涂层系统及其制备工艺
CN109487196A (zh) 一种超极限镍合金及其制备方法
CN113996783A (zh) 裂纹愈合热障涂层粉体材料的制备方法
CN111809099A (zh) NiCrAl改性氧化物陶瓷增强铁基复合材料及其制备方法和应用
CN103572191A (zh) 一种四相陶瓷基高温可磨耗封严涂层
CN111020557B (zh) 一种陶瓷基缓冲隔热层辅助镁合金表面激光熔覆复合涂层及其制备方法
Yang et al. Thermal shock resistance and failure analysis of La2 (Zr0. 75Ce0. 25) 2O7-based TBCs produced by atmospheric plasma spraying
CN100545310C (zh) 一种高温合金防护涂层及其制备方法

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