CN115233133A - 增材制造火焰筒热障涂层的制备方法及由此制得的火焰筒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，包括以下步骤：建立上模具和下模具的增材制造CAD数字模型，并制备上模具和下模具；将下模具设置在火焰筒的内壁上，并将冷却孔的一端封堵住；将上模具设置在火焰筒的外壁上，并使通孔与冷却孔的另一端对齐；向通孔内注入陶瓷浆料，使陶瓷浆料填充到通孔及对应的冷却孔内；对陶瓷浆料进行烧结固化，在冷却孔内形成陶瓷保护芯；重复前述步骤，直至火焰筒上的所有冷却孔内均形成陶瓷保护芯；在火焰筒外表面沉积热障涂层，并去除冷却孔内的陶瓷保护芯。本发明还公开了一种由上述方法制备热障涂层的火焰筒。该制备方法解决了增材制造火焰筒热障涂层沉积过程中冷却孔极易被堵塞的问题。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机制造技术领域，具体涉及一种增材制造火焰筒热障涂层的制备方法及由此制得的火焰筒。
背景技术
火焰筒是航空发动机燃烧室的关键零件，其主要作用是使雾化燃油与空气混合燃烧，通过产生的高温高压燃气推动涡轮旋转。燃烧室的燃气温度极高，为了对火焰筒进行冷却，需要在火焰筒的表面沉积热障涂层，热障涂层起到隔热降温作用，同时需要在火焰筒上分布诸多冷却孔，通过在火焰筒表面形成气膜对火焰筒进行冷却。采用传统工艺方法制备火焰筒时，首先进行火焰筒整体加工，然后进行热障涂层沉积，最后进行冷却孔加工。
增材制造是一种近净成形技术，与传统工艺方法相比更适合于复杂结构火焰筒的高质量快速制造。但是增材制造火焰筒的冷却孔是随筒体整体成形的，在后续热障涂层沉积过程中，冷却孔极易被堵塞，而冷却孔的形状、尺寸对气膜品质具有直接作用，是冷却气冷却效果的关键影响因素。因此，急需开发一种制备增材制造火焰筒热障涂层的工艺方法，以解决增材制造火焰筒热障涂层沉积过程中冷却孔极易被堵塞的问题。
申请公布号为CN111878851A的发明专利公开了一种火焰筒，该火焰筒通过增材制造一体化技术制造，其包括筒体，所述筒体具有外壁和内壁，所述外壁与所述内壁之间具有容纳腔，所述容纳腔具有头部和尾部；该火焰筒具有多组第一冷却通孔，多组第一冷却通孔沿着所述外壁的轴向排布，每组第一冷却通孔具有多个第一冷却通孔，多个第一冷却通孔沿着外壁的周向排布。该专利技术通过增材制造一体化技术制备火焰筒以及火焰筒上的诸多冷却孔，但是没有记载后续如何在火焰筒表面沉积热障涂层，如果采用现有技术中的方法进行热障涂层沉积，那么前期通过增材制造技术制得的火焰筒上的冷却孔极易被堵塞，从而导致气膜的品质降低，冷却效果变差。
申请公布号为CN113915643A的发明专利公开了一种陶瓷基复合材料火焰筒及其内壁环境屏障涂层的制备工艺，该火焰筒的筒体本体由内至外包括三层，分别为内部纤维层、氮化硼界面层和外部碳化硅沉积层，筒体本体的内壁上设有环境屏障涂层，筒体本体的筒壁上设有呈阵列排布的气膜孔。该火焰筒内壁环境屏障涂层的制备工艺包括以下步骤：(1)利用有机溶剂清洁火焰筒的筒体本体表面；(2)采用粗糙处理工艺对筒体本体内壁进行粗糙处理；(3)采用胶泥或直径小于气膜孔孔径的封堵针将气膜孔全部封堵；(4)利用喷枪以90°的喷涂角度对筒体本体的内壁进行喷涂，形成环境屏障涂层。该专利技术采用传统方法制备火焰筒，即先沉积热障涂层再加工气膜孔，但是在制备内壁环境屏障涂层时仅采用胶泥或直径小于气膜孔孔径的封堵针对气膜孔进行简单的封堵，所以气膜孔极易被堵塞。该专利技术是针对火焰筒内壁环境屏障涂层的制备方法，若将该制备方法用于增材制造火焰筒热障涂层的制备，则依然会严重堵塞气膜孔。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：根据火焰筒的增材制造CAD数字模型，建立上模具的增材制造CAD数字模型；
步骤二：根据火焰筒的增材制造CAD数字模型，建立下模具的增材制造CAD数字模型；
步骤三：采用增材制造技术制备上模具和下模具；
步骤四：将下模具设置在火焰筒的内壁上，并将冷却孔贯穿火焰筒内壁的一端封堵住；
步骤五：将上模具设置在火焰筒的外壁上，并使上模具的每一个通孔分别与对应的冷却孔贯穿火焰筒外壁的一端对齐；
步骤六：向上模具的通孔内注入陶瓷浆料，使陶瓷浆料填充到每一个通孔及其对应的冷却孔内，待每一个通孔及其对应的冷却孔充满陶瓷浆料后静置一定时间；
步骤七：将注入陶瓷浆料的火焰筒、上模具、下模具整体进行加热，使陶瓷浆料烧结固化，在冷却孔内形成陶瓷保护芯，同时在加热过程中去除上模具和下模具；
步骤八：重复步骤一至步骤七，直至火焰筒上的所有冷却孔内均形成陶瓷保护芯；
步骤九：在火焰筒的外表面沉积热障涂层；
步骤十：采用化学腐蚀方法去除冷却孔内的陶瓷保护芯，即可完成增材制造火焰筒热障涂层的制备。
优选的是，步骤一中，当火焰筒的直径不大于430mm时，所述上模具为覆盖所述火焰筒筒身外表面30°范围内的圆弧面，其厚度为10-30mm；当火焰筒的直径大于430mm时，所述上模具为覆盖所述火焰筒筒身外表面45°范围内的圆弧面，其厚度为30-50mm。本发明经过大量试验证明，上模具覆盖火焰筒筒身外表面的角度范围与火焰筒的直径密切相关，按照本发明的参数进行设计，能够保证上模具最边缘的通孔内注入陶瓷浆料后，陶瓷浆料既不外溢又能最大限度地将陶瓷浆料填充到通孔及其对应的冷却孔内。
在上述任一方案中优选的是，所述上模具上设置圆柱形通孔，所述通孔的孔径与所述冷却孔贯穿火焰筒外壁一端的孔径相同，且通孔的位置与冷却孔一一对应。
在上述任一方案中优选的是，步骤二中，当火焰筒的直径不大于430mm时，所述下模具为覆盖所述火焰筒筒身内表面30°范围内的圆弧面，其厚度为10-30mm；当火焰筒的直径大于430mm时，所述下模具为覆盖所述火焰筒筒身内表面45°范围内的圆弧面，其厚度为30-50mm。
在上述任一方案中优选的是，步骤三中，制备上模具和下模具所采用的增材制造技术包括光固化成型技术、熔融沉积技术和选择性激光烧结技术。若采用熔融沉积技术制备上模具和下模具，则熔融沉积的工艺参数为：温度70-80℃，压力0.2±0.05MPa，层厚0.1-0.3mm，喷嘴直径0.4mm。
在上述任一方案中优选的是，制备上模具和下模具所使用的原料为精密铸造熔模用蜡料。
在上述任一方案中优选的是，步骤六中，所述陶瓷浆料为氧化硅基陶瓷浆料或氧化铝基陶瓷浆料；待每一个通孔及其对应的冷却孔充满陶瓷浆料后，静置30-40min。
在上述任一方案中优选的是，步骤七中，所述陶瓷浆料的烧结固化工艺为：
步骤1)：将注入陶瓷浆料的火焰筒、上模具、下模具整体放入加热炉内；
步骤2)：温度由室温加热至50℃，保温0.5h；以90-110℃/h的升温速率继续加热至200℃，保温50-70min；以60-80℃/h的升温速率继续加热至600℃，保温50-70min；以240-260℃/h的升温速率继续加热至800℃，保温50-70min；
步骤3)：加热结束后，以40-60℃/h的冷却速率从800℃降温至600℃，保温50-70min；以90-110℃/h的冷却速率继续降温至500℃，保温25-35min；随炉冷却至室温，使陶瓷浆料烧结固化形成陶瓷保护芯。
在加热过程中去除上模具和下模具。上模具和下模具由精密铸造熔模用蜡料制备而成，该蜡料的熔点较低，在加热至200℃、保温50-70min阶段，上模具和下模具基本挥发掉，即便有部分残留，在后续继续升温加热阶段将完全挥发掉。同时，在加热至200℃、保温50-70min阶段，陶瓷浆料已基本定型，陶瓷浆料中的残余液体也基本挥发掉，在后续继续升温加热阶段以及降温冷却阶段，陶瓷浆料完成烧结固化，形成陶瓷保护芯。
在上述任一方案中优选的是，步骤九中，所述热障涂层的厚度为0.1-0.5mm。
在上述任一方案中优选的是，步骤十中，采用化学腐蚀方法去除冷却孔内的陶瓷保护芯，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤(1)：配制浓度为80-90Wt％的KOH水溶液；
步骤(2)：将冷却孔内填充了陶瓷保护芯的火焰筒放入KOH水溶液中，并于220-280℃的温度下浸泡23-25h；
步骤(3)：取出火焰筒，并用清水洗干净。
本发明还提供一种火焰筒，采用增材制造技术一体成形，所述火焰筒外表面的热障涂层采用上述任一项增材制造火焰筒热障涂层的制备方法制作而成。
本发明的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，具有如下有益效果：
1、在热障涂层制备过程中，利用陶瓷芯保护冷却孔，能够有效避免冷却孔的堵塞，保证冷却孔的尺寸精度，大幅度提高了增材制造火焰筒的成形效率与质量。
2、通过增材制造技术制备上模具和下模具，能够达到较高的尺寸精度，使陶瓷芯与冷却孔实现精准配合，在热障涂层沉积过程中可对冷却孔进行有效保护。
3、利用增材制造技术制备蜡模，并通过陶瓷浆料烧结成形制备冷却孔陶瓷保护芯，操作简易，有广泛的适用性。
附图说明
图1为按照本发明增材制造火焰筒热障涂层的制备方法的一优选实施例中火焰筒与上模具和下模具的安装结构示意图；
图2为图1所示实施例中上模具的结构示意图，其中2-a为上模具的主视图，2-b为上模具的侧视图，2-c为上模具的俯视图；
图3为图1所示实施例中下模具的结构示意图，其中3-a为下模具的主视图，3-b为下模具的侧视图，3-c为下模具的俯视图；
图4为图1所示实施例中上模具注入陶瓷浆料后的示意图；
图5为图1所示实施例中火焰筒的冷却孔内形成陶瓷保护芯后的示意图；
图6为图1所示实施例中火焰筒的外表面沉积热障涂层后的示意图；
图7为图1所示实施例中去除冷却孔内陶瓷保护芯后的示意图。
图中标注说明：1-火焰筒，2-上模具，3-下模具，4-冷却孔，5-通孔，6-陶瓷浆料，7-陶瓷保护芯，8-热障涂层。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。
实施例一：
如图1-7所示，按照本发明增材制造火焰筒热障涂层的制备方法的一优选实施例，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：根据火焰筒1的增材制造CAD数字模型，建立上模具2的增材制造CAD数字模型；步骤二：根据火焰筒1的增材制造CAD数字模型，建立下模具3的增材制造CAD数字模型；
步骤三：采用增材制造技术制备上模具2和下模具3；
步骤四：将下模具3设置在火焰筒1的内壁上，并将冷却孔4贯穿火焰筒1内壁的一端封堵住；
步骤五：将上模具2设置在火焰筒1的外壁上，并使上模具2的每一个通孔5分别与对应的冷却孔4贯穿火焰筒1外壁的一端对齐；
步骤六：向上模具2的通孔5内注入陶瓷浆料6，使陶瓷浆料6填充到每一个通孔5及其对应的冷却孔4内，待每一个通孔5及其对应的冷却孔4充满陶瓷浆料6后静置一定时间；
步骤七：将注入陶瓷浆料6的火焰筒1、上模具2、下模具3整体进行加热，使陶瓷浆料6烧结固化，在冷却孔4内形成陶瓷保护芯7，同时在加热过程中去除上模具2和下模具3；
步骤八：重复步骤一至步骤七，直至火焰筒1上的所有冷却孔4内均形成陶瓷保护芯7；
步骤九：在火焰筒1的外表面沉积热障涂层8；
步骤十：采用化学腐蚀方法去除冷却孔4内的陶瓷保护芯7，即可完成增材制造火焰筒热障涂层的制备。
步骤一中，所述火焰筒的直径为430mm，所述上模具为覆盖所述火焰筒筒身外表面30°范围内的圆弧面，其厚度为10mm。本实施例经过大量试验证明，上模具覆盖火焰筒筒身外表面的角度范围与火焰筒的直径密切相关，按照本实施例的参数进行设计，能够保证上模具最边缘的通孔内注入陶瓷浆料后，陶瓷浆料既不外溢又能最大限度地将陶瓷浆料填充到通孔及其对应的冷却孔内。所述上模具上设置圆柱形通孔，所述通孔的孔径与所述冷却孔贯穿火焰筒外壁一端的孔径相同，且通孔的位置与冷却孔一一对应。
步骤二中，所述火焰筒的直径为430mm，所述下模具为覆盖所述火焰筒筒身内表面30°范围内的圆弧面，其厚度为10mm。
步骤三中，制备上模具和下模具所采用的增材制造技术选择熔融沉积工艺，熔融沉积的工艺参数为：温度70℃，压力0.195MPa，层厚0.1mm，喷嘴直径0.4mm。制备上模具和下模具所使用的原料为精密铸造熔模用蜡料。
步骤六中，所述陶瓷浆料为氧化硅基陶瓷浆料，具体选择石英玻璃；待每一个通孔及其对应的冷却孔充满陶瓷浆料后，静置30min。
步骤七中，所述陶瓷浆料的烧结固化工艺为：
步骤1)：将注入陶瓷浆料的火焰筒、上模具、下模具整体放入加热炉内；
步骤2)：温度由室温加热至50℃，保温0.5h；以90℃/h的升温速率继续加热至200℃，保温50min；以60℃/h的升温速率继续加热至600℃，保温50min；以240℃/h的升温速率继续加热至800℃，保温50min；
步骤3)：加热结束后，以40℃/h的冷却速率从800℃降温至600℃，保温50min；以90℃/h的冷却速率继续降温至500℃，保温25min；随炉冷却至室温，使陶瓷浆料烧结固化形成陶瓷保护芯。
步骤九中，所述热障涂层的厚度为0.1mm。
步骤十中，采用化学腐蚀方法去除冷却孔内的陶瓷保护芯，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤(1)：配制浓度为80Wt％的KOH水溶液；
步骤(2)：将冷却孔内填充了陶瓷保护芯的火焰筒放入KOH水溶液中，并于220℃的温度下浸泡23h；
步骤(3)：取出火焰筒，并用清水洗干净。
本实施例还提供一种火焰筒，采用增材制造技术一体成形，所述火焰筒外表面的热障涂层采用本实施例的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法制作而成。
本实施例的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，具有如下有益效果：在热障涂层制备过程中，利用陶瓷芯保护冷却孔，能够有效避免冷却孔的堵塞，保证冷却孔的尺寸精度，大幅度提高了增材制造火焰筒的成形效率与质量；通过增材制造技术制备上模具和下模具，能够达到较高的尺寸精度，使陶瓷芯与冷却孔实现精准配合，在热障涂层沉积过程中可对冷却孔进行有效保护；利用增材制造技术制备蜡模，并通过陶瓷浆料烧结成形制备冷却孔陶瓷保护芯，操作简易，有广泛的适用性。
实施例二：
按照本发明增材制造火焰筒热障涂层的制备方法的一优选实施例，其工艺步骤、使用的模具、原理、有益效果等均与实施例一相同，不同的是：
步骤一中，所述火焰筒的直径为380mm，所述上模具为覆盖所述火焰筒筒身外表面30°范围内的圆弧面，其厚度为20mm。
步骤二中，所述火焰筒的直径为380mm，所述下模具为覆盖所述火焰筒筒身内表面30°范围内的圆弧面，其厚度为20mm。
步骤三中，制备上模具和下模具所采用的熔融沉积技术的工艺参数为：温度75℃，压力0.2MPa，层厚0.2mm，喷嘴直径0.4mm。
步骤六中，所述陶瓷浆料为氧化硅基陶瓷浆料，具体选择石英玻璃；待每一个通孔及其对应的冷却孔充满陶瓷浆料后，静置35min。
步骤七中，所述陶瓷浆料的烧结固化工艺为：
步骤1)：将注入陶瓷浆料的火焰筒、上模具、下模具整体放入加热炉内；
步骤2)：温度由室温加热至50℃，保温0.5h；以100℃/h的升温速率继续加热至200℃，保温60min；以70℃/h的升温速率继续加热至600℃，保温60min；以250℃/h的升温速率继续加热至800℃，保温60min；
步骤3)：加热结束后，以50℃/h的冷却速率从800℃降温至600℃，保温60min；以100℃/h的冷却速率继续降温至500℃，保温30min；随炉冷却至室温，使陶瓷浆料烧结固化形成陶瓷保护芯。
步骤九中，所述热障涂层的厚度为0.3mm。
步骤十中，采用化学腐蚀方法去除冷却孔内的陶瓷保护芯，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤(1)：配制浓度为85Wt％的KOH水溶液；
步骤(2)：将冷却孔内填充了陶瓷保护芯的火焰筒放入KOH水溶液中，并于250℃的温度下浸泡24h；
步骤(3)：取出火焰筒，并用清水洗干净。
实施例三：
按照本发明增材制造火焰筒热障涂层的制备方法的一优选实施例，其工艺步骤、使用的模具、原理、有益效果等均与实施例一相同，不同的是：
步骤一中，所述火焰筒的直径为300mm，所述上模具为覆盖所述火焰筒筒身外表面30°范围内的圆弧面，其厚度为30mm。
步骤二中，所述火焰筒的直径为300mm，所述下模具为覆盖所述火焰筒筒身内表面30°范围内的圆弧面，其厚度为30mm。
步骤三中，制备上模具和下模具所采用的熔融沉积技术的工艺参数为：温度80℃，压力0.205MPa，层厚0.3mm，喷嘴直径0.4mm。
步骤六中，所述陶瓷浆料为氧化硅基陶瓷浆料，具体选择石英玻璃；待每一个通孔及其对应的冷却孔充满陶瓷浆料后，静置40min。
步骤七中，所述陶瓷浆料的烧结固化工艺为：
步骤1)：将注入陶瓷浆料的火焰筒、上模具、下模具整体放入加热炉内；
步骤2)：温度由室温加热至50℃，保温0.5h；以110℃/h的升温速率继续加热至200℃，保温70min；以80℃/h的升温速率继续加热至600℃，保温70min；以260℃/h的升温速率继续加热至800℃，保温70min；
步骤3)：加热结束后，以60℃/h的冷却速率从800℃降温至600℃，保温70min；以110℃/h的冷却速率继续降温至500℃，保温35min；随炉冷却至室温，使陶瓷浆料烧结固化形成陶瓷保护芯。
步骤九中，所述热障涂层的厚度为0.5mm。
步骤十中，采用化学腐蚀方法去除冷却孔内的陶瓷保护芯，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤(1)：配制浓度为90Wt％的KOH水溶液；
步骤(2)：将冷却孔内填充了陶瓷保护芯的火焰筒放入KOH水溶液中，并于280℃的温度下浸泡25h；
步骤(3)：取出火焰筒，并用清水洗干净。
实施例四：
按照本发明增材制造火焰筒热障涂层的制备方法的一优选实施例，其工艺步骤、使用的模具、原理、有益效果等均与实施例一至实施例三相同，不同的是：
步骤一中，所述火焰筒的直径为440mm，所述上模具为覆盖所述火焰筒筒身外表面45°范围内的圆弧面，其厚度为35mm。
步骤二中，所述火焰筒的直径为440mm，所述下模具为覆盖所述火焰筒筒身内表面45°范围内的圆弧面，其厚度为35mm。
步骤六中，所述陶瓷浆料为氧化铝基陶瓷浆料，具体选择Al2O3陶瓷。
实施例五：
按照本发明增材制造火焰筒热障涂层的制备方法的一优选实施例，其工艺步骤、使用的模具、原理、有益效果等均与实施例一至实施例三相同，不同的是：
步骤一中，所述火焰筒的直径为480mm，所述上模具为覆盖所述火焰筒筒身外表面45°范围内的圆弧面，其厚度为40mm。
步骤二中，所述火焰筒的直径为480mm，所述下模具为覆盖所述火焰筒筒身内表面45°范围内的圆弧面，其厚度为40mm。
步骤六中，所述陶瓷浆料为氧化铝基陶瓷浆料，具体选择Al2O3陶瓷。
实施例六：
按照本发明增材制造火焰筒热障涂层的制备方法的一优选实施例，其工艺步骤、使用的模具、原理、有益效果等均与实施例一至实施例三相同，不同的是：
步骤一中，所述火焰筒的直径为500mm，所述上模具为覆盖所述火焰筒筒身外表面45°范围内的圆弧面，其厚度为50mm。
步骤二中，所述火焰筒的直径为500mm，所述下模具为覆盖所述火焰筒筒身内表面45°范围内的圆弧面，其厚度为50mm。
步骤六中，所述陶瓷浆料为氧化铝基陶瓷浆料，具体选择Al2O3陶瓷。
特别说明：本发明的技术方案中涉及了诸多参数，需要综合考虑各个参数之间的协同作用，才能获得本发明的有益效果和显著进步。而且技术方案中各个参数的取值范围都是经过大量试验才获得的，针对每一个参数以及各个参数的相互组合，发明人都记录了大量试验数据，限于篇幅，在此不公开具体试验数据。
本领域技术人员不难理解，本发明的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法及由此制得的火焰筒包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：根据火焰筒的增材制造CAD数字模型，建立上模具的增材制造CAD数字模型；
步骤二：根据火焰筒的增材制造CAD数字模型，建立下模具的增材制造CAD数字模型；
步骤三：采用增材制造技术制备上模具和下模具；
步骤四：将下模具设置在火焰筒的内壁上，并将冷却孔贯穿火焰筒内壁的一端封堵住；
步骤五：将上模具设置在火焰筒的外壁上，并使上模具的每一个通孔分别与对应的冷却孔贯穿火焰筒外壁的一端对齐；
步骤六：向上模具的通孔内注入陶瓷浆料，使陶瓷浆料填充到每一个通孔及其对应的冷却孔内，待每一个通孔及其对应的冷却孔充满陶瓷浆料后静置一定时间；
步骤七：将注入陶瓷浆料的火焰筒、上模具、下模具整体进行加热，使陶瓷浆料烧结固化，在冷却孔内形成陶瓷保护芯，同时在加热过程中去除上模具和下模具；
步骤八：重复步骤一至步骤七，直至火焰筒上的所有冷却孔内均形成陶瓷保护芯；
步骤九：在火焰筒的外表面沉积热障涂层；
步骤十：采用化学腐蚀方法去除冷却孔内的陶瓷保护芯，即可完成增材制造火焰筒热障涂层的制备。
2.根据权利要求1所述的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，其特征在于：步骤一中，当火焰筒的直径不大于430mm时，所述上模具为覆盖所述火焰筒筒身外表面30°范围内的圆弧面，其厚度为10-30mm；当火焰筒的直径大于430mm时，所述上模具为覆盖所述火焰筒筒身外表面45°范围内的圆弧面，其厚度为30-50mm。
3.根据权利要求2所述的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，其特征在于：所述上模具上设置圆柱形通孔，所述通孔的孔径与所述冷却孔贯穿火焰筒外壁一端的孔径相同，且通孔的位置与冷却孔一一对应。
4.根据权利要求1所述的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，其特征在于：步骤二中，当火焰筒的直径不大于430mm时，所述下模具为覆盖所述火焰筒筒身内表面30°范围内的圆弧面，其厚度为10-30mm；当火焰筒的直径大于430mm时，所述下模具为覆盖所述火焰筒筒身内表面45°范围内的圆弧面，其厚度为30-50mm。
5.根据权利要求1所述的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，其特征在于：步骤三中，制备上模具和下模具所采用的增材制造技术包括光固化成型技术、熔融沉积技术和选择性激光烧结技术。
6.根据权利要求5所述的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，其特征在于：制备上模具和下模具所使用的原料为精密铸造熔模用蜡料。
7.根据权利要求1所述的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，其特征在于：步骤六中，所述陶瓷浆料为氧化硅基陶瓷浆料或氧化铝基陶瓷浆料；待每一个通孔及其对应的冷却孔充满陶瓷浆料后，静置30-40min。
8.根据权利要求1所述的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，其特征在于：步骤九中，所述热障涂层的厚度为0.1-0.5mm。
9.根据权利要求1所述的增材制造火焰筒热障涂层的制备方法，其特征在于：步骤十中，采用化学腐蚀方法去除冷却孔内的陶瓷保护芯，按照先后顺序包括以下步骤，
步骤(1)：配制浓度为80-90Wt％的KOH水溶液；
步骤(2)：将冷却孔内填充了陶瓷保护芯的火焰筒放入KOH水溶液中，并于220-280℃的温度下浸泡23-25h；
步骤(3)：取出火焰筒，并用清水洗干净。
10.一种火焰筒，采用增材制造技术一体成形，其特征在于：所述火焰筒外表面的热障涂层采用权利要求1-9中任一项增材制造火焰筒热障涂层的制备方法制作而成。
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