CN115057714A - 一种自修复热障涂层材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热障涂层领域，尤其涉及一种自修复热障涂层材料及其制备方法和应用。本发明提供的热障涂层材料为核壳结构，壳层的材料为Ni包覆MoSi2，核的材料为ZrO2‑9.5Y2O3‑5.6Yb2O3‑5.2Gd2O3。本发明基于多元稀土锆酸盐热障涂层隔热性能好的优势，同时结合自修复技术的理念，开发出了具有良好补裂止裂和抑氧抗氧化性能的自修复热障涂层材料，该材料在先进航空发动机涡轮叶片等热端部件的热防护领域具有良好的应用前景。

Description

一种自修复热障涂层材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于热障涂层领域，尤其涉及一种自修复热障涂层材料及其制备方法和应用。
背景技术
热障涂层(ThermalBarrierCoatings，TBCs)是高温下具有良好隔热性能的陶瓷涂层，在航空发动机、冲压发动机、大型燃机和固体火箭发动机等动力系统的热防护方面有重大应用。国内外常用的TBCs材料8YSZ(8wt％Y2O3稳定的ZrO2)，其热导率较高、在1178℃以上发生相变和烧结，在1300℃以上界面氧化严重，易发生裂纹萌生与扩展，涡轮叶片在极端工况下造成叶尖磨损而尺寸超差等问题，已经难以满足先进航空发动机对大推力、高推重比、高可靠性和较长服役寿命的综合需求。
近年来随着多离子掺杂技术的发展，国内外均已针对高温服役环境下的YSZ热障涂层材料改性需求开展对应研究。其中，多元稀土或者过渡金属氧化物掺杂YSZ涂层能够将多种元素掺杂的优点合二为一，有效规避单元素掺杂的缺点，从而获得具有良好综合性能的热障涂层。同时，以稀土锆酸盐为首的新兴陶瓷材料以其低导热性和高温相稳定性等优良特性引起了研究者的关注，但新兴陶瓷材料仍然具有较低的热膨胀系数以及断裂韧性等问题，尚未发现良好的解决办法，因此新兴陶瓷面层材料仍需要进一步的探索。20世纪60年代，Bazin首次提出了自修复材料的概念，作为智能材料的重要体现之一，具有巨大的发展前景。自修复技术可以显著提高热端部件的耐久性，在工作温度通过自修复因子的膨胀、液化等实现热端部件下的裂纹愈合，从而延长关键热端部件的使用寿命。综上所述，多元稀土离子的掺杂虽然能降低YSZ热障涂层的热导率，改善YSZ热障涂层的高温稳定性，但依然无法满足未来先进航空发动机热端部件日益严苛的服役要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自修复热障涂层材料及其制备方法和应用，本发明提供的热障涂层材料具有良好的补裂止裂和抑氧抗氧化性能。
本发明提供了一种自修复热障涂层材料，为核壳结构，壳层的材料为Ni包覆MoSi2，核的材料为ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3。
优选的，所述Ni包覆MoSi2与ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3的质量比为(1～3)：(7～9)。
本发明提供了一种上述技术方案所述自修复热障涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
以ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3颗粒作为核材料，以Ni包覆MoSi2粉末作为壳层材料，进行造粒，之后真空烧结，得到自修复热障涂层材料。
优选的，所述ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3的粒径为15～35μm。
优选的，所述Ni包覆MoSi2粉末的粒径为4～6μm；所述Ni包覆MoSi2中MoSi2的粒径为500nm～2μm，形状为椭球状。
优选的，所述Ni包覆MoSi2粉末按照以下步骤制备得到：
将MoSi2粉末置于镍溶液中进行化学镀，得到Ni包覆MoSi2粉末。
优选的，所述镍溶液的pH值为10～11。
优选的，所述化学镀的次数为2～3次。
优选的，所述造粒的具体步骤包括：
将ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3颗粒、Ni包覆MoSi2粉末、分散剂和粘结剂在液相介质中混合，得到料浆；然后将所述料浆进行喷雾造粒，得到球团颗粒。
本发明提供了一种自修复热障涂层，所述自修复热障涂层的材料为上述技术方案所述的自修复热障涂层材料，或者上述技术方案所述制备方法制得的自修复热障涂层材料。
与现有技术相比，本发明提供了一种自修复热障涂层材料及其制备方法和应用。本发明提供的热障涂层材料为核壳结构，壳层的材料为Ni包覆MoSi2，核的材料为ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3。本发明基于多元稀土锆酸盐热障涂层隔热性能好的优势，同时结合自修复技术的理念，开发出了具有良好补裂止裂和抑氧抗氧化性能的自修复热障涂层材料，该材料在先进航空发动机涡轮叶片等热端部件的热防护领域具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1提供的Ni@MoSi2扫描电镜图(500×)；
图2是本发明实施例1提供的Ni@MoSi2扫描电镜图(2000×)；
图3是本发明实施例1提供的热处理前涂层截面扫描电镜图；
图4是本发明实施例1提供的热处理后涂层截面扫描电镜图；
图5是本发明实施例2提供的热处理前涂层截面扫描电镜图；
图6是本发明实施例2提供的热处理后涂层截面扫描电镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
本发明提供了一种自修复热障涂层材料，为核壳结构，壳层的材料为Ni包覆MoSi2(简称为Ni@MoSi2)，核的材料为ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3；其中，所述ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3为ZrO2基掺杂材料，简称为YGYZ，其Y2O3含量为9.5wt％，Yb2O3含量为5.6wt％，Gd2O3含量为5.2wt％，余量为ZrO2。
在本发明提供的热障涂层材料中，所述Ni@MoSi2与YGYZ的质量比优选为(1～3)：(7～9)，具体可为1:9、1.5:8.5、2:8、2.5:7.5或3:7。
在本发明中，所述热障涂层材料优选由包括YGYZ颗粒和Ni@MoSi2粉末的原料经过造粒后，再进行真空烧结制成。其中，所述YGYZ颗粒的粒径优选为15～35μm，具体可为15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm或35μm；所述Ni@MoSi2粉末的粒径优选为4～6μm，具体可为4μm、4.2μm、4.5μm、4.7μm、5μm、5.2μm、5.5μm、5.7μm或6μm；所述Ni@MoSi2中MoSi2的粒径优选为500nm～2μm，具体可为500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1nm、1.2nm、1.5nm、1.7nm或2nm；所述MoSi2的形状优选为椭球状；所述原料中优选还包括分散剂和/或粘结剂；所述造粒的粒径优选为36～65μm，具体可为36μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm或65μm；所述真空烧结的温度优选为1000～1200℃，具体可为1000℃、1020℃、1050℃、1070℃、1100℃、1120℃、1150℃、1170℃或1200℃；所述真空烧结的时间优选为2～3h，具体可为2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的自修复热障涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
以ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3颗粒(简称为YGYZ颗粒)作为核材料，以Ni包覆MoSi2粉末(简称为Ni@MoSi2粉末)作为壳层材料，进行造粒，之后真空烧结，得到自修复热障涂层材料。
在本发明提供的制备方法中，所述YGYZ颗粒的粒径优选为15～35μm，具体可为15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm或35μm。
在本发明提供的制备方法中，所述Ni@MoSi2粉末的粒径优选为4～6μm，具体可为4μm、4.2μm、4.5μm、4.7μm、5μm、5.2μm、5.5μm、5.7μm或6μm；所述Ni@MoSi2中MoSi2的粒径优选为500nm～2μm，具体可为500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1nm、1.2nm、1.5nm、1.7nm或2nm；所述MoSi2的形状优选为椭球状。
在本发明提供的制备方法中，所述Ni@MoSi2粉末按照以下步骤制备得到：
将MoSi2粉末置于镍溶液中进行化学镀，得到Ni@MoSi2粉末。
在本发明提供的上述Ni@MoSi2粉末制备步骤中，所述MoSi2粉末在进行化学镀之前，优选先在进行酸洗和水洗。其中，所述酸洗所采用的酸液优选为稀硫酸；所述稀硫酸的浓度优选为0.3～0.6mol/L，具体可为0.3mol/L、0.35mol/L、0.4mol/L、0.45mol/L、0.5mol/L、0.55mol/L或0.6mol/L；所述酸洗的方式优选为超声洗涤和/或搅拌洗涤；所述酸洗的时间优选为30～60min，具体可为30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min；所述水洗的次数优选为3～5次，具体可为3次、4次或5次。
在本发明提供的上述Ni@MoSi2粉末制备步骤中，所述镍溶液的成分优选包括硫酸镍、聚乙烯醇、次亚磷酸钠、氢氧化钠和水。其中，所述硫酸镍在溶液中的浓度优选为4～6mol/L，具体可为4mol/L、4.2mol/L、4.5mol/L、4.7mol/L、5mol/L、5.2mol/L、5.5mol/L、5.7mol/L或6mol/L；所述聚乙烯醇的聚合度优选为500～2000，具体可为500、700、1000、1200、1500、1700或2000；所述聚乙烯醇在溶液中的浓度优选为0.2～0.4mol/L，具体可为0.2mol/L、0.23mol/L、0.25mol/L、0.27mol/L、0.3mol/L、0.32mol/L、0.35mol/L、0.37mol/L或0.4mol/L；所述次亚磷酸钠在溶液中的浓度优选为1～2mol/L，具体可为1mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L、1.6mol/L、1.7mol/L、1.8mol/L、1.9mol/L或2mol/L；所述镍溶液的pH值优选为10～11，具体可为10、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7、10.8、10.9或11。
在本发明提供的上述Ni@MoSi2粉末制备步骤中，所述化学镀的温度优选为80～90℃，具体可为80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃或90℃；所述化学镀的时间优选为1～1.5h，具体可为1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h或1.5h；所述化学镀的次数优选为2～3次。
在本发明提供的上述Ni@MoSi2粉末制备步骤中，完成所述化学镀后，优选对得到的产物进行过滤和洗涤。其中，所述洗涤的方式优选为依次进行水滴和乙醇洗；所述水洗的次数优选为2～3次；所述乙醇洗的次数优选为1～2次。
在本发明提供的上述Ni@MoSi2粉末制备步骤中，完成所述过滤和洗涤后，优选将得到的产物与液相介质球磨混合，随后分离出固体产物进行干燥。其中，所述液相介质优选为乙醇(酒精)；所述球磨混合使用的磨球优选为氧化锆磨球；所述磨球的直径优选为0.2～0.4mm，具体可为0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm或0.4mm；所述球磨混合的转速优选为200～250rpm，具体可为200rpm、210rpm、220rpm、230rpm、240rpm或250rpm；所述球磨混合的时间优选为12～36h，具体可为12h、16h、20h、24h、28h、32h或36h；所述干燥的方式优选为烘干；所述干燥的温度优选为70～90℃，具体可为70℃、75℃、80℃、85℃或90℃。
在本发明提供的制备方法中，所述YGYZ颗粒与Ni@MoSi2粉末的质量比优选为(7～9)：(1～3)，具体可为9:1、8.5:1.5、8:2、7.5:2.5或7:3。
在本发明提供的制备方法中，所述造粒的粒径优选为36～65μm，具体可为36μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm或65μm。
在本发明提供的制备方法中，所述造粒的具体步骤优选包括：
将YGYZ颗粒、Ni@MoSi2粉末、分散剂和粘结剂在液相介质中混合，得到料浆；然后将所述料浆进行喷雾造粒，得到球团颗粒。
在本发明提供的上述造粒步骤中，所述分散剂优选为聚乙二醇；所述聚乙二醇的聚合度优选为500～2000，具体可为500、700、1000、1200、1500、1700或2000；所述分散剂在料浆中的含量优选为0.5～1wt％，具体可为0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％；所述粘结剂优选为聚乙烯醇；所述聚乙烯醇的聚合度优选为500～2000，具体可为500、700、1000、1200、1500、1700或2000；所述粘结剂在料浆中的含量优选为2.5～3wt％，具体可为2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、2.9wt％或3wt％；所述液相介质优选为水；所述料浆的固含量优选为25～35wt％，具体可为25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％。
在本发明提供的上述造粒步骤中，所述YGYZ颗粒和Ni@MoSi2粉末在参与混合之前，优选先进行超声分散，以消除团聚现象。其中，所述超声分散所采用的分散介质优选为水；所述超声分散的频率优选为10～20Hz，具体可为10Hz、11Hz、12Hz、13Hz、14Hz、15Hz、16Hz、17Hz、18Hz、19Hz或20Hz；所述超声分散的时间优选为40～60min，具体可为40min、45min、50min、55min或60min。
在本发明提供的上述造粒步骤中，所述混合的搅拌速率优选为600～800rpm，具体可为600rpm、650rpm、700rpm、750rpm或800rpm；所述混合的温度优选为70～100℃，具体可为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃；所述混合的时间优选为90～120min，具体可为90min、95min、100min、105min、110min、115min或120min。
在本发明提供的上述造粒步骤中，所述喷雾造粒的温度优选为300～350℃，具体可为300℃、305℃、310℃、315℃、320℃、325℃、330℃、335℃、340℃、345℃或350℃。
在本发明提供的制备方法中，所述真空烧结的温度优选为1000～1200℃，具体可为1000℃、1020℃、1050℃、1070℃、1100℃、1120℃、1150℃、1170℃或1200℃；所述真空烧结的时间优选为2～3h，具体可为2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h。
本发明还提供了一种自修复热障涂层，所述自修复热障涂层的材料为上述技术方案所述的自修复热障涂层材料，或者上述技术方案所述制备方法制得的自修复热障涂层材料。
本发明提供的技术方案基于多元稀土锆酸盐热障涂层隔热性能好的优势，同时结合自修复技术的理念，开发得到了具有良好补裂止裂和抑氧抗氧化性能的自修复热障涂层材料。更具体来说，本发明技术方案具有以下优点：
1)在高温大气的环境下，当涂层材料的表面出现裂纹时，MoSi2能够与大气中的氧气发生反应生成具有自修复能力的SiO2连续玻璃保护膜，通过体积增生实现裂纹的修复，减小涂层的孔隙率，防止涂层内部氧化失效。
2)将Ni作为保护外层包覆于自修复因子(MoSi2)表面形成Ni@MoSi2自修复粒子，Ni层的存在可以避免MoSi2在中低温(400～900℃)下，SiO2玻璃流动性差，所形成的玻璃保护膜不连续，自修复能力差的问题；同时，在喷涂涂层材料的过程中，Ni层能够汽化吸热，从而防止自修复粒子烧蚀，避免喷涂过程导致的自修复粒子耗散损失。
3)优选采用多次镀的方式实现Ni@MoSi2自修复粒子的制备；采用单次镀的方式制备Ni包覆层，虽然Ni包MoSi2粉的表面包覆了大量的Ni，但是它们多以颗粒状形式生长，没有实现进一步的连续镀覆，还原出的Ni的量足够，但是并没有使整个包覆层均匀的变厚变致密，同时颗粒间的团聚问题严重；而采用多次镀的方式包覆效果明显变好，虽然存在少量的Ni颗粒，但基本实现致密包覆，可以避免整个包覆层厚度不均，多次镀的方式每次包覆的镍量少，每一次的包覆可以在上一次包覆不完全的地方进行修补，可实现更均匀包覆层的制备。
4)化学镀制备Ni@MoSi2自修复粒子时，镀液的pH值优选调控在10～11之间；传统镍镀液的pH值在8～9之间，此时次亚磷酸钠的还原能力弱，对置换反应的抑制作用有限；而在10～11的pH值范围内次亚磷酸钠的还原能力增强，虽然置换反应依旧发生，但液相还原能力加强，反应速度提高，包覆性更好。
5)选用ZrO29.5Y2O35.6Yb2O35.2Gd2O3为本发明热障涂层的主元材料，其使用温度可达1500℃以上，从而可以更好地保护关键热端部件，提高使用寿命。
6)Ni@MoSi2自修复粒子的核心优选采用椭球状的MoSi2，采用该形状核心的Ni@MoSi2自修复粒子在进行涂层涂覆时可以增加涂层韧性，在涂层使用过程中开裂时可以增加自修复粒子的修复面积。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
一种补裂止裂、抑氧抗氧化的自修复热障涂层材料，由以ZrO29.5Y2O35.6Yb2O35.2Gd2O3(YGYZ)为核，Ni@MoSi2自修复粒子为壳的核-壳结构组成；具体制备步骤如下：
步骤1)选用微纳米MoSi2粉为智能修复粒子核，采用Ni作为外层包覆壳材料，利用化学镀技术对MoSi2粉外层进行包覆，形成补裂止裂、抑氧抗氧化的Ni@MoSi2自修复粒子；具体制备过程为：将MoSi2粉末加入到放有镀液中的烧杯中，在85℃水浴锅中搅拌反应1h，重复镀覆2次；将反应后的溶液倒入过滤器中过滤，然后分别用去离子水洗涤2次无水乙醇洗涤2次；将洗涤过后的粉末与液态介质中球磨混合，然后将粉体取出烘干；其中液态介质选用酒精，选用不锈钢罐和氧化锆磨球，选用0.2mm磨球，球磨机转速选用200rpm，球磨时间24h，烘干温度选用80℃，球磨烘干后得到的Ni@MoSi2自修复粒子的粒径5μm；
步骤1)中，所使用的MoSi2粉粒径为800nm，形状为椭球状；
步骤1)中，进行化学镀之前，采取0.5mol/L的稀硫酸超声、搅拌洗涤MoSi2粉60分钟，去除表皮氧化层，然后用去离子水洗涤5次；
步骤1)中，化学镀所使用的镀液由硫酸镍、聚乙烯醇、次亚磷酸钠、去离子水组成，通过滴加0.1mol/L氢氧化钠调节镀液pH值，其中镀液的浓度组分为：硫酸镍浓度6mol/L，聚乙烯醇(聚合度1000)0.2mol/L，次亚磷酸钠1mol/L，pH＝10。
步骤2)选用ZrO29.5Y2O35.6Yb2O35.2Gd2O3(YGYZ，粒径为20μm)和上述制备的Ni@MoSi2自修复粒子，采用喷雾造粒技术制备YGYZ/Ni@MoSi2自修复热障涂层材料；具体制备过程为：利用超声波法，以蒸馏水为超声分散介质，分别对YGYZ和Ni@MoSi2粉末超声60min，消除团聚现象，其中超声波设备频率为20Hz；按照YGYZ与Ni@MoSi2粉末的质量比为9：1，将分散后的YGYZ和Ni@MoSi2粉末混合，再加入水、占总质量0.5wt％的聚乙二醇(聚合度1000)分散剂和占总质量2.5wt％的聚乙烯醇(聚合度1000)粘结剂，在70℃、600rpm条件下搅拌混合90min，得到均匀混合的料浆(固含量25wt％)；将所述浆料进行喷雾造粒，其中喷雾造粒的温度为350℃，获得粒径为36～65μm的球团颗粒；对喷雾造粒得到的球团颗粒进行真空烧结，其中烧结温度为1200℃，烧结时间2h。
对本实施例步骤1)制备的Ni@MoSi2自修复粒子进行扫描电镜观察，结果如图1～2所示，图1～2是本发明实施例1提供的不同倍率的Ni@MoSi2扫描电镜图，图1为500×，图2为2000×。
将本实施例步骤2)制备的YGYZ/Ni@MoSi2自修复热障涂层材料进行大气等离子喷涂，得到自修复热障涂层；其中，具体喷涂参数为：氩气30L/min，氢气10L/min，送粉20g/min，距离120mm，喷涂厚度200μm。将所述自修复热障涂层在1100℃高温条件下热处理20h，对处理前后的涂层截面进行扫描电镜观察，结果如图3～4所示，图3～4是本发明实施例1提供的热处理前后涂层截面扫描电镜图，图3为热处理前，图4为热处理后。
通过图3～4已看出，在高温1000℃大气的环境下，当涂层表面出现裂纹时，MoSi2能够与大气中的氧气发生反应生成具有自修复能力的SiO2连续玻璃保护膜，通过体积增生实现裂纹的修复，减小涂层的孔隙率，从而防止涂层内部氧化失效。
实施例2
一种补裂止裂、抑氧抗氧化的自修复热障涂层材料由以ZrO29.5Y2O35.6Yb2O35.2Gd2O3(YGYZ)为核，Ni@MoSi2自修复粒子为壳的核-壳结构组成；具体制备步骤如下：
步骤1)选用微纳米MoSi2粉为智能修复粒子核，采用Ni作为外层包覆壳材料，利用化学镀技术对MoSi2粉外层进行包覆，形成补裂止裂、抑氧抗氧化的Ni@MoSi2自修复粒子；具体制备过程为：将MoSi2粉末加入到放有镀液中的烧杯中，在85℃水浴锅中搅拌反应1h，重复镀覆2次；将反应后的溶液倒入过滤器中过滤，然后分别用去离子水洗涤3次无水乙醇洗涤1次；将洗涤过后的粉末与液态介质中球磨混合，然后将粉体取出烘干；其中液态介质选用酒精，选用不锈钢罐和氧化锆磨球，选用0.3mm磨球，球磨机转速选用220rpm，球磨时间24h，烘干温度选用80℃，球磨烘干后得到的Ni@MoSi2自修复粒子的粒径6μm；
步骤1)中，所使用的MoSi2粉粒径为2μm，形状为椭球状；
步骤1)中，进行化学镀之前，采取0.4mol/L的稀硫酸超声、搅拌洗涤MoSi2粉40分钟，去除表皮氧化层，然后用去离子水洗涤3次；
步骤1)中，化学镀所使用的镀液由硫酸镍、聚乙烯醇、次亚磷酸钠、去离子水组成，通过滴加0.1mol/L氢氧化钠调节镀液pH值，其中镀液的浓度组分为：硫酸镍浓度6mol/L，聚乙烯醇(聚合度1500)0.3mol/L，次亚磷酸钠1mol/L，pH＝10。
步骤2)选用ZrO29.5Y2O35.6Yb2O35.2Gd2O3(YGYZ，粒径为30μm)和上述制备的Ni@MoSi2自修复粒子，采用喷雾造粒技术制备YGYZ/Ni@MoSi2自修复热障涂层材料；具体制备过程为：利用超声波法，以蒸馏水为超声分散介质，分别对YGYZ和Ni@MoSi2粉末超声60min，消除团聚现象，其中超声波设备频率为20Hz；按照YGYZ与Ni@MoSi2粉末的质量比为8：2，将分散后的YGYZ和Ni@MoSi2粉末混合，再加入水、占总质量1wt％的聚乙二醇(聚合度1500)分散剂和占总质量2.5wt％的聚乙烯醇(聚合度1500)粘结剂，在80℃、700rpm条件下搅拌混合120min，得到均匀混合的料浆(固含量28wt％)；将所述浆料进行喷雾造粒，其中喷雾造粒的温度为300℃，获得粒径为36～65μm的球团颗粒；对喷雾造粒得到的球团颗粒进行真空烧结，其中烧结温度为1200℃，烧结时间2h。
将本实施例步骤2)制备的YGYZ/Ni@MoSi2自修复热障涂层材料进行大气等离子喷涂，得到自修复热障涂层；其中，具体喷涂参数为：氩气30L/min，氢气10L/min，送粉20g/min，距离120mm，喷涂厚度200μm。将所述自修复热障涂层在1100℃高温条件下热处理20h，对处理前后的涂层截面进行扫描电镜观察，结果如图5～6所示，图5～6是本发明实施例2提供的热处理前后涂层截面扫描电镜图，图5为热处理前，图6为热处理后。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自修复热障涂层材料，为核壳结构，壳层的材料为Ni包覆MoSi2，核的材料为ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3。
2.根据权利要求1所述的自修复热障涂层材料，其特征在于，所述Ni包覆MoSi2与ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3的质量比为(1～3)：(7～9)。
3.一种权利要求1或2所述自修复热障涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
以ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3颗粒作为核材料，以Ni包覆MoSi2粉末作为壳层材料，进行造粒，之后真空烧结，得到自修复热障涂层材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3的粒径为15～35μm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Ni包覆MoSi2粉末的粒径为4～6μm；所述Ni包覆MoSi2中MoSi2的粒径为500nm～2μm，形状为椭球状。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Ni包覆MoSi2粉末按照以下步骤制备得到：
将MoSi2粉末置于镍溶液中进行化学镀，得到Ni包覆MoSi2粉末。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述镍溶液的pH值为10～11。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述化学镀的次数为2～3次。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述造粒的具体步骤包括：
将ZrO2-9.5Y2O3-5.6Yb2O3-5.2Gd2O3颗粒、Ni包覆MoSi2粉末、分散剂和粘结剂在液相介质中混合，得到料浆；然后将所述料浆进行喷雾造粒，得到球团颗粒。
10.一种自修复热障涂层，其特征在于，所述自修复热障涂层的材料为权利要求1或2所述的自修复热障涂层材料，或者权利要求3～9任一项所述制备方法制得的自修复热障涂层材料。
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