CN114807820A - 一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层，是利用热喷涂技术在金属基材表面依次喷涂粘结层、过渡层及应力发光层，并通过还原处理构筑与基材结合良好、对空泡溃灭冲击力感应灵敏且能够自主发光预警的功能涂层，可快速准确地确定过流部件表面易发生空蚀的位置；进而根据过流件实际的工况环境，采用热喷涂或者涂料涂装等技术在功能涂层表面覆涂具有耐空蚀性能的防护层，可实现对过流件空蚀损坏的精确防控。待防护层被空蚀破损击穿后，其下方的发光层还可通过应力发光进行智能预警，提醒技术人员及时对损坏位置进行修复，以避免更大灾难事故的发生。因此，本发明的预警防护涂层可用于过流部件表面的智能空蚀检测和预警防护。

Description

一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层及其制备方法，属于复合涂层及智能预警防护领域。
背景技术
当水轮机、螺旋桨和水泵等过流部件在液体中高速运动时，周围液体压强变化强烈，引发大量微米级空泡成核、长大并溃灭，产生高速高压的冲击波或微射流，材料表面在反复冲击下出现蜂窝状损坏，严重时甚至会导致部件被击穿或者断裂，即发生空蚀。空蚀广泛存在于水力机械、船舶工程等领域的过流件表面，造成巨大经济损失，并给装备的安全运行带来严重风险。据统计，我国每年仅因水电机组的空蚀损坏造成的发电量损失就超过1280亿度，年检修费及设备更新费用数以亿元计，许多电站水轮机转轮运行一个汛期就需要大修甚至更换，检修难度大，以葛洲坝 2 号机组为例，其每年的检修工期达 35 天左右（中国基础科学，2010，6：3-7）。此外，航空发动机燃油系统的各类泵体和各种舰艇的螺旋桨等推进系统同样遭受极为严重的空蚀损坏，甚至会导致失火爆炸和抛锚大海的严重事故（金属热处理，2007，32：66-70）。其中，无法对部件的空蚀位置及损坏进程进行准确定位和预警无疑是造成上述装备时常发生灾难性损毁的重要原因之一。因此，迫切需要研发能够对空泡溃灭产生的冲击力具有灵敏响应且能智能预警的涂层材料，以便更加准确地确认部件表面易发生空蚀的位置，并提醒技术人员及时通过防护手段进行精准防护或者修复。然而，人们目前通常只能通过事先在过流件表面喷涂或刷涂易剥落的有机漆膜，然后把其安装到实际工况条件下进行空蚀实验，一定时间后排空水或煤油等液体介质，拆卸取出过流部件或者由人钻到复杂机构中对涂层剥落的情况进行检查，以确认易发生空蚀的位置及相关部件的空蚀损伤程度。这种做法不仅费时费力，而且易剥涂层通常是一次性的，不利于开展系统试验研究，难以对部件空蚀损坏进程进行有效监测，所以实际应用的效果并不理想。
利用便于工程化应用的等离子喷涂等热喷涂技术在过流部件表面喷涂具有应力发光功能的陶瓷涂层，通过其感知空泡溃灭产生的冲击力并自动响应发射光信号进行预警，不仅可以更加直观地观测并确认过流部件易发生空蚀的位置，而且这种涂层较高的机械强度还可确保其在空蚀环境下能够反复多次使用，节约资源的同时还便于空蚀问题的系统研究。在此基础上，利用热喷涂或涂料涂装等表面技术在易发生空蚀的位置精确喷涂、刷涂或浸渍一层耐空蚀的聚氨酯、Fe基非晶、WC-Co、CoCrAlYTaCSi或Y2O3-ZrO2等防护层（J.Appl. Polym. Sci., 2019, 136:47668；Wear, 2014, 311: 81-92; Ultrason.Sonochem., 2020, 60:104799; CN 201710288314. X），可以更好地实现精准防护的目的，而且在防护层被空蚀损坏击穿后，置于其下方的发光层还可以智能预警，提醒人们及时对损坏部位进行修复，进而更好地避免严重灾难事故的发生。因此，具有空蚀发光功能的预警防护涂层不仅为过流件表面空蚀发生位置的准确定位提供了一种新的候选材料，也为下一代智能空蚀预警防护涂层的应用提供了一种可行的途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层及其制备方法，以便更加准确地确认部件表面易发生空蚀的位置，并提醒技术人员及时通过防护手段进行精准防护或者修复。
一、具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备
本发明制备具有空蚀发光功能的预警防护涂层的方法，包括以下步骤：
（1）利用热喷涂技术（超音速火焰喷涂或等离子喷涂等）在喷砂粗化后的金属基材表面喷涂沉积金属粉末制得粘结层。金属基材的种类为不锈钢、铸钢、高温合金、钛合金、镍铝青铜、铝青铜等过流部件常用金属的任意一种。所述粘结层为NiCr、NiAl、NiCrAlY、CoCrAlY、CoCrAlSiY、NiCoCrAlY中的任意一种，粘结层的厚度为30~150 μm。
（2）利用热喷涂技术（根据金属陶瓷或陶瓷粉末的熔点，选用超音速火焰喷涂技术或者等离子喷涂技术。其中对于熔点低的金属陶瓷粉末采用超音速火焰喷涂技术或等离子喷涂技术，对于熔点高的陶瓷粉末采用等离子喷涂技术。）在粘结层的表面制备过渡层。过渡层为CoCrAlYTaCSi-Al2O3、Cr3C2-NiCr、Cr3C2-NiCrMoNb、Y2O3-ZrO2中的任意一种，涂层的厚度为50~200μm。过渡层的作用是为了缓解发光层与金属基材和粘结层之间热膨胀系数的差别，避免发光层在高温还原处理过程中发生剥落。
（3）使用等离子喷涂技术在过渡层表面喷涂应力发光陶瓷粉末，获得具有空蚀发光功能的发光层。应力发光陶瓷粉末为Sr1-xAl2O4:xEu2+、Sr1-x-yAl2O4:xEu2+/yDy3+、Sr1- xAl2O4:xCe3+、Sr2-xSnO4:xSm3+、Zn1-xAl2O4:xMn2+、Zn1-xGa2O4:xMn2+、Mg1-xGa2O4:xMn2+、Ca2- xAl2SiO7:xCe3+、Ca3-xTi2O7:xPr3+和Sr3-xSn2O7:xSm3+等中的任意一种，其中x、y的取值范围是0.001≤x、y≤0.2，且发光层的厚度为100~500 μm。这些发光层属于弹性应力发光材料，外加应力可以在不破坏材料的前提下通过形变使材料内部形成静电场促使电子跃迁至激发态并以非辐射弛豫的方式回到基态，在跃迁回基态的过程中，能量会以光的形式发射出来，因而具有对空泡溃灭冲击力感应灵敏且能够自主发光预警的功能，并可以多次反复使用。
（4）使用真空碳管炉或氢气炉对上述复合涂层进行还原处理，还原部分在喷涂过程中被氧化的稀土离子，同时使涂层中的部分非晶组织重结晶，获得对空泡溃灭冲击力感应更加灵敏且能够自主发光预警的发光功能涂层，可快速准确地确定水轮机、螺旋桨和各类泵体等过流部件表面易发生空蚀的位置。还原处理可使用真空碳管炉进行处理，温度范围为600~1400℃，处理时长为0.5~24h。也可使用氢气炉进行处理，温度范围为600~1400℃，气流速度为5~30cm3/min，处理时长为0.5~24h。
（5）根据过流部件实际工况环境，选择热喷涂或涂料涂装等适宜的表面技术在上述经还原处理后的涂层表面喷涂、刷涂或浸渍具有耐空蚀性能的防护层，以实现对过流件空蚀损坏的精确防控。防护层为聚氨酯、聚脲、环氧树脂、Fe基非晶、WC-Co、WC-CoCr、CoCrAlYTaCSi、NiCrWMoCuCBFe、NiCoCrAlYTa、AlCoCrFeNi、Y2O3-ZrO2和Al2O3中的任意一种，涂层的厚度为50μm~3mm。待防护层被空蚀破损击穿后，其下方的发光层还可通过应力发光智能预警，提醒技术人员及时对损坏位置进行修复，以避免更大灾难事故的发生。因此，本发明的预警防护涂层可用于过流部件表面的智能空蚀检测和预警防护。
上述制备的复合涂层的结构在金属基材表面由内向外依次为粘结层、过渡层、发光层和防护层。
以实施例1制备的SrAl2O4:Eu2+/Dy3+发光层为例，使用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对本发明制备的复合涂层的表面形貌及物相成分进行分析。图1为等离子喷涂制备的SrAl2O4:Eu2+/Dy3+发光层的表面SEM形貌及XRD图谱。可见涂层中的粉末熔化程度及铺展情况良好，涂层的物相成分主要由SrAl2O4:Eu2+/Dy3+的单斜相（M）和六方相（H）组成，说明使用等离子喷涂技术成功制备出了SrAl2O4:Eu2+/Dy3+发光层。
把该涂层置于1100℃真空碳管炉中处理5小时后，涂层表面的SEM形貌及XRD图谱见图2。可见涂层表面发生了明显的重结晶行为，生成了具有棒状结构的晶体。XRD检测结果同样显示热处理后发光层的结晶度得到提高，且物相组成变成了纯的M相，说明真空热处理不仅可以促使非晶重结晶，而且可诱发H相向M相转变。
在还原处理后发光层的表面使用等离子喷涂技术继续喷涂制备Y2O3-ZrO2防护层，然后使用金相试样磨抛机磨抛涂层的截面获得截面样品，并利用SEM检测其截面形貌，结果见图3。可见该复合涂层呈典型的层状结构，从金属基材表面由内向外依次为粘结层、过渡层、SrAl2O4:Eu2+/Dy3+发光层和Y2O3-ZrO2防护层，说明在金属基材表面成功制备出了由四种功能层组成的复合涂层。
二、复合涂层的荧光性能
利用Fluoromax-4型荧光分光光度计检测SrAl2O4:Eu2+/Dy3+层在喷涂态和不同温度还原处理后的荧光光谱，结果见图4。可见使用等离子喷涂技术制备的喷涂态SrAl2O4:Eu2 +/Dy3+层就有良好的荧光性能，发光波段的峰值在520nm附近，这是Eu2+发光中心的特征发射光，表明经大气等离子喷涂后，涂层中依然能够保留部分未被氧化的Eu2+。经真空碳管炉高温还原处理后涂层在该波段的荧光信号更加强烈，且强度随处理温度升高逐渐增强，在900℃时基本达到最强，说明在该条件下涂层中被氧化的Eu3+已被成功还原为Eu2+。使用紫外光照射还原处理后的SrAl2O4:Eu2+/Dy3+涂层表面10 秒后，使用数码相机拍摄样品，涂层发射出绿色的特征光，表明该涂层具有优异的光致发光性能。此外，若在该涂层表面采用涂料涂装技术刷涂一层聚氨酯防护涂层后，重复上述试验步骤，发光层依然能够发射出绿色的特征光，说明防护层的添加不会影响发光层的性能。
三、预警防护涂层的空蚀发光性能
把金属基材（Ø25mm）表面分别由粘结层、过渡层、SrAl2O4:Eu2+/Dy3+发光层和聚氨酯防护层四种功能层组成的预警防护涂层置于超声振动空蚀试验机中进行空蚀发光性能的检测，实验条件为：液体介质为去离子水，水温为室温，超声变幅杆振动频率为20 kHz、振幅为50 μm，变幅杆下端直径为16 mm，与预警防护涂层表面的距离为1.5 mm，使用QHY268C型彩色相机拍摄试验机启动前后涂层表面的空蚀发光预警情况，结果见图5。在发光层上方的防护层未被去除的条件下，空蚀试验机启动前后，涂层表面都只有微弱的荧光，变幅杆正下方空蚀区域（Ø16mm）的亮度没有增加，说明此时下层的发光层没有感知到空泡溃灭的作用力，没有产生力致发光。当把表层防护层去除后，然后开启空蚀试验机，当空泡溃灭的冲击力作用到涂层表面上时，发光层瞬间产生力致发光响应，变幅杆正下方的空蚀区域（Ø16mm）亮度明显增强，表明该涂层对空蚀具有灵敏的发光预警能力。综合考虑防护层被去除前后发光层对空蚀的差异性响应行为，证明已成功制备出具有空蚀发光功能的预警防护涂层。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明制备的具有空蚀发光功能的预警层能够对过流部件表面容易发生空蚀的位置通过感知应力响应发光的方式进行快速准确定位，不仅光信号便于捕捉发现，可有效免除人力拆卸大型部件的烦恼，而且相对于传统通过检测过流件表面漆膜剥落情况的方法，本发明的陶瓷预警层还具有多次重复使用的优势；同时通过发光层对易发生空蚀部位的准确定位，可以更加精确地确认需要涂覆耐空蚀涂层的位置，便于精准防控；通过在传统耐空蚀层下方事先制备一层对空蚀具有敏感响应发光性能的发光层，不仅顶层的耐空蚀层依然可以起到抗空蚀的作用，而且待其损坏失效时，下层发光层就可以迅速发光预警，提醒技术人员及时对空蚀损坏位置进行准确修补，因而相对于传统耐空蚀涂层材料，本发明的涂层材料更加智能，能够更好地预防装备重大灾难事故的发生，因此，具有空蚀发光功能的预警防护涂层兼具抗空蚀性和空蚀预警性两种重要功能。
附图说明
图1为等离子喷涂制备的SrAl2O4:Eu2+/Dy3+发光层的表面形貌及XRD图谱。
图2为1100℃还原处理后的SrAl2O4:Eu2+/Dy3+发光层的表面形貌及XRD图谱。
图3为以SrAl2O4:Eu2+/Dy3+和Y2O3-ZrO2分别作为发光层和防护层的预警防护涂层抛光截面的SEM图。
图4为喷涂态和不同温度还原处理5h后的SrAl2O4:Eu2+/Dy3+发光层的荧光光谱。
图5为预警防护涂层在其顶层的聚氨酯防护层被去除前后的空蚀发光照片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施案例对本发明的具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备及性能做进一步说明。
实施例1、具有空蚀发光功能的预警涂层的制备
（1）粘结层的制备：利用超音速火焰喷涂技术在喷砂粗化后的金属基材表面喷涂制备NiCr金属粘结层。使用气雾化工艺生产的NiCr球形粉末作为喂料，其中Ni和Cr的质量比为4:1。喷涂工艺为氧气流量19.8 m3/h，天然气流量13.1m3/h，喷枪移动速度800 mm/s，喷涂距离28 cm，涂层厚度约为55 μm；
（2）过渡层的制备：利用等离子喷涂设备在NiCr金属粘结层表面喷涂沉积Y2O3-ZrO2陶瓷过渡层。使用固相烧结法制备的Y2O3-ZrO2粉末作为喂料，其中Y2O3的含量为7wt.%。喷涂工艺为电流580A，电压65V，主气流量（高纯Ar）35 L/min，次气流量（高纯H2）11 L/min，喷枪移动速度600 mm/s，喷涂距离10 cm，涂层厚度约为80μm；
（3）发光层的制备及处理：利用等离子喷涂设备在Y2O3-ZrO2过渡层的表面喷涂沉积SrAl2O4:Eu2+/Dy3+陶瓷发光层。使用固相烧结法制备的Sr1-x-yAl2O4:xEu2+/yDy3+弹性应力发光粉末作为喂料，其中x的数值为0.02，y的数值为0.01。喷涂工艺为电流578A，电压62V，主气流量（高纯Ar）35 L/min，次气流量（高纯H2）9 L/min，喷枪移动速度400 mm/s，喷涂距离10 cm，涂层厚度约为250 μm。沉积后的涂层样品置于真空碳管炉中，按3 ℃/min的速率升温至1100℃，保温处理5 h，随炉冷却至室温后取出，得到发光中心Eu3+被还原的发光层样品；
（4）发光层的空蚀发光性能：把上述涂层样品置于超声振动空蚀试验机中，在前述空蚀实验条件下，当试验机开启的瞬间，涂层发射出明亮的绿光，显现出优良的空蚀发光预警性能。关闭试验机，空蚀发光现象在数秒内消失。再次开启试验机，涂层随即又发射出明亮的绿光，表明其可以多次重复使用。
实施例2、具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备
（1）粘结层的制备：利用超音速火焰喷涂技术在喷砂粗化后的金属基材表面制备NiCrAlY金属粘结层。使用气雾化工艺生产的NiCrAlY球形粉末作为喂料，其中Ni、Cr、Al和Y的含量分别为67wt.%、22wt.%、10wt.%和1wt.%。喷涂工艺为氧气流量21.7 m3/h，天然气流量15.9m3/h，喷枪移动速度1000 mm/s，喷涂距离30 cm，涂层厚度约为120 μm；
（2）过渡层的制备：利用超音速火焰喷涂技术在NiCrAlY金属粘结层的表面喷涂沉积CoCrAlYTaCSi-Al2O3金属陶瓷过渡层。使用团聚烧结工艺制备的CoCrAlYTaCSi-Al2O3球形粉末作为喂料，其中Co、Cr、Al、Y、Ta、C、Si的含量分别为52wt.%、20 wt.%、5 wt.%、1wt.%、10 wt.%、1 wt.%和1wt.%，Al2O3的含量为10 wt.%。喷涂工艺为氧气流量21.7 m3/h，天然气流量15.9 m3/h，喷枪移动速度800 mm/s，喷涂距离28 cm，涂层厚度约为160 μm；
（3）发光层的制备及处理：利用等离子喷涂设备在CoCrAlYTaCSi-Al2O3过渡层的表面喷涂沉积SrAl2O4:Eu2+陶瓷发光层。使用固相烧结法制备的Sr1-xAl2O4:xEu2+弹性应力发光粉末作为喂料，其中x的数值为0.02。喷涂工艺为电流578A，电压62V，主气流量（高纯Ar）35L/min，次气流量（高纯H2）9 L/min，喷枪移动速度400 mm/s，喷涂距离10 cm，涂层厚度约为450 μm。沉积后的涂层样品置于真空碳管炉中，按5℃/min的速率升温至900℃，保温处理3h，随炉冷却至室温后取出，得到发光中心Eu3+被还原的发光层样品；
（4）防护层的制备：利用涂料涂装技术在发光层表面刷涂一层由异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和聚醚多元醇作为主要原材料的聚氨酯涂层，涂层厚度2.5 mm。放置于烘箱中，在80℃条件下固化12h，即可在金属基材表面得到依次由金属粘结层、金属陶瓷过渡层、陶瓷发光层和有机防护层组成的复合涂层样品；
（5）预警防护涂层的空蚀发光性能：把上述涂层样品置于超声振动空蚀试验机中，在前述空蚀实验条件下开启试验机，当有机防护层未被去除时，涂层表面没有空蚀发光现象，表现出好的耐空蚀性能；当有机防护层被去除后，涂层表面发射出明亮的绿光，显现出优良的空蚀发光预警性能。
实施例3、具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备
（1）粘结层的制备：利用超音速火焰喷涂技术在喷砂粗化后的金属基材表面制备CoCrAlSiY金属粘结层。使用气雾化工艺生产的CoCrAlSiY球形粉末作为喂料，其中Co、Cr、Al、Si和Y的含量分别为62.7wt.%、29wt.%、6wt.%、2wt.%和0.3wt.%。喷涂工艺为氧气流量21.7 m3/h，天然气流量15.9m3/h，喷枪移动速度800 mm/s，喷涂距离30 cm，涂层厚度约为90μm；
（2）过渡层的制备：利用等离子喷涂设备在CoCrAlSiY粘结层的表面喷涂沉积Y2O3-ZrO2陶瓷过渡层。使用固相烧结法制备的Y2O3-ZrO2粉末作为喂料，其中Y2O3的含量为7wt.%。喷涂工艺为电流550A，电压60V，主气流量（高纯Ar）30 L/min，次气流量（高纯H2）8 L/min，喷枪移动速度400 mm/s，喷涂距离10 cm，涂层厚度约为110μm；
（3）发光层的制备及处理：利用等离子喷涂设备在Y2O3-ZrO2过渡层的表面喷涂沉积SrAl2O4:Eu2+/Dy3+陶瓷发光层。使用固相烧结法制备的Sr1-x-yAl2O4:xEu2+/yDy3+弹性应力发光粉末作为喂料，其中x的数值为0.03，y的数值为0.02。喷涂工艺为电流578A，电压62V，主气流量（高纯Ar）35 L/min，次气流量（高纯H2）9 L/min，喷枪移动速度400 mm/s，喷涂距离10 cm，涂层厚度约为250 μm。沉积后的涂层样品置于氢气炉中，按4℃/min的速率升温至1000℃，氢气流速为15 cm3/min，恒温处理5 h，冷却至室温后取出，得到发光中心Eu3+被还原的发光层样品；
（4）防护层的制备：利用等离子喷涂设备在SrAl2O4:Eu2+/Dy3+发光层的表面喷涂沉积Y2O3-ZrO2陶瓷防护层。使用固相烧结法制备的Y2O3-ZrO2粉末作为喂料，其中Y2O3的含量为8wt.%。喷涂工艺为电流550A，电压75V，主气流量（高纯Ar）35 L/min，次气流量（高纯H2）12L/min，喷枪移动速度400 mm/s，喷涂距离10 cm，涂层厚度约为100 μm，即可在金属基材表面得到依次由金属粘结层、陶瓷过渡层、陶瓷发光层和陶瓷防护层组成的复合涂层样品；
（5）预警防护涂层的空蚀发光性能：把上述涂层样品置于超声振动空蚀试验机中，在前述空蚀实验条件下开启试验机，当陶瓷防护层未被去除时，涂层表面没有空蚀发光现象，表现出好的耐空蚀性能；当陶瓷防护层被去除后，涂层表面发射出明亮的绿光，显现出优良的空蚀发光预警性能。

Claims (8)

1.一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）利用热喷涂技术在喷砂粗化后的金属基材表面喷涂沉积金属粉末制得粘结层；
（2）利用热喷涂技术在粘结层的表面喷涂沉积金属陶瓷或陶瓷粉末制备过渡层；
（3）使用等离子喷涂技术在过渡层表面喷涂应力发光陶瓷粉末，获得具有空蚀发光功能的发光层；
（4）使用真空碳管炉或氢气炉对上述复合涂层进行还原处理，还原部分在喷涂过程中被氧化的稀土离子，同时使涂层中的部分非晶组织重结晶；
（5）采用热喷涂或涂料涂装技术在上述经还原处理后的涂层表面喷涂、刷涂或浸渍具有耐空蚀性能的防护层，以实现对过流件空蚀损坏的精确防控。
2.如权利要求1所述一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述金属基材为不锈钢、铸钢、高温合金、钛合金、镍铝青铜、铝青铜中的任何一种。
3.如权利要求1所述一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述粘结层为NiCr、NiAl、NiCrAlY、CoCrAlY、CoCrAlSiY、NiCoCrAlY中的任意一种，且粘结层的厚度为30~150 μm。
4.如权利要求1所述一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述过渡层为CoCrAlYTaCSi-Al2O3、Cr3C2-NiCr、Cr3C2-NiCrMoNb、Y2O3-ZrO2中的任意一种，且过渡层的厚度为50~200μm。
5.如权利要求1所述一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述应力发光陶瓷粉末为Sr1-xAl2O4:xEu2+、Sr1-x-yAl2O4:xEu2+/yDy3+、Sr1-xAl2O4:xCe3+、Sr2-xSnO4:xSm3+、Zn1-xAl2O4:xMn2+、Zn1-xGa2O4:xMn2+、Mg1-xGa2O4:xMn2+、Ca2-xAl2SiO7:xCe3+、Ca3-xTi2O7:xPr3+、Sr3-xSn2O7:xSm3+中的任意一种，其中x、y的取值范围是0.001≤x、y≤0.2，且发光层的厚度为100~500 μm。
6.如权利要求1所述一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述还原处理使用真空碳管炉进行处理，温度范围为600~1400℃，处理时长为0.5~24h。
7.如权利要求1所述一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备方法，其特征在于：步骤（4）中还原处理使用氢气炉进行处理，温度范围为600~1400℃，气流速度为5~30cm3/min，处理时长为0.5~24h。
8.如权利要求1所述一种具有空蚀发光功能的预警防护涂层的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述防护层为聚氨酯、聚脲、环氧树脂、Fe基非晶、WC-Co、WC-CoCr、CoCrAlYTaCSi、NiCrWMoCuCBFe、NiCoCrAlYTa、AlCoCrFeNi、Y2O3-ZrO2或Al2O3中的任意一种，防护层的厚度为50μm~3mm。
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