[发明专利]一种强化学吸附界面热障涂层粘结层材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种强化学吸附界面热障涂层粘结层材料及其制备方法。所述粘结层材料为Ni(1‑x)Ti(x)或Ni(1‑x)Ti(x)‑(y)RE，其中，所述RE为稀土元素Ce、Dy、Eu、La、Nd、Y中的任意一种；所述x表示质量比，取值为10％≤x≤90％；所述y表示质量比，取值为0％≤y≤10％。由于本申请提供的粘结层与陶瓷层之间形成界面反应层，产生强化学键吸附界面，并可以高效的保护金属基体。极大增强了整个热障涂层体系的热服役性能，并应用于超高温热障涂层体系。

技术领域

本发明涉及化工与材料领域，其主要涉及一种高性能的强化学吸附界面热障涂层粘结层材料及其制备方法。

背景技术

合金以其优良的高温力学性能、抗氧化及耐腐蚀性能在燃气轮机、火力发电和原子能工业等领域有着广泛的应用。但随着航空、航天发动机和燃气轮机技术的发展，合金的耐热性已经不适合在高温环境下使用。而热障涂层材料作为一种隔热的功能涂层，被涂覆于合金材料的表面，以增强高温工作环境中涂层材料的高热服役性能。因此，通过在合金表面涂覆涂层材料，以增加合金的服役性能。

相关技术中的热障涂层材料由待保护的金属基体、粘结层和陶瓷层组成三层结构。其中，陶瓷层的材料包括YSZ(氧化钇部分稳定化的氧化锆)、GZO(氧化钆掺杂氧化锆)、LZO(锆酸镧)和LCO(铈酸镧)等；粘结层的材料由Ni-Al基和MCrAlY基；待保护的金属基体为合金。但是在高温环境中，由Ni-Al基和MCrAlY基形成连续的Al₂O₃层，在连续热服役过程中不断生长增厚，最终将致使与该Al₂O₃层粘结的陶瓷层脱落，进而导致热障涂层失效，降低热障涂层体系的热服役性能的问题。

发明内容

为解决上述问题本发明提供一种强化学吸附界面热障涂层粘结层材料及其制备方法，采用本申请的粘结层材料使粘接层与陶瓷层之间以强化学键吸附界面为连接界面，以增强了整个热障涂层体系的热服役性能。

本发明实施例第一方面，提供了一种强化学吸附界面热障涂层粘结层材料，所述粘结层材料为Ni(1-x)Ti(x)或Ni(1-x)Ti(x)-(y)RE，其中，所述RE为稀土元素Ce、Dy、Eu、La、Nd、Y中的任意一种；所述x表示质量比，取值为10％≤x≤90％；所述y表示质量比，取值为0％≤y≤10％。

优选地，所述粘结层材料与热障涂层中的陶瓷层，以化学吸附的方式进行连接。

优选地，所述粘结层材料与热障涂层中的陶瓷层，在高温条件下反应，生成共同晶粒反应层。

优选地，所述晶粒位于所述粘接层与所述陶瓷层之间，采用所述化学吸附的方式形成强化学吸附界面，结合强度大于60MPa。

优选地，在所述粘结层材料为Ni(1-x)Ti(x)基的情况下，所述粘结层材料的化合物的成分包括Ti₂Ni、TiNi、TiNi₃中的至少一种。

优选地，在所述粘结层材料为Ni(1-x)Ti(x)-(y)RE的情况下，所述粘结层材料的化合物的成分包括Ti₂Ni-(y)RE、TiNi-(y)RE、TiNi₃-(y)RE中的至少一种；其中，所述RE为稀土元素Ce、Dy、Eu、La、Nd、Y中的任意一种；所述x表示质量比，取值为10％≤x≤90％；所述y表示质量比，取值为0％≤y≤10％。

本发明实施例第二方面，提供了一种制备强化学吸附界面热障涂层粘结层材料的方法，所述粘结层材料为Ni(1-x)Ti(x)的上述第一方面所述的强化学吸附界面热障涂层粘结层材料，所述方法包括：

S101：将Ni与Ti混合的粉末材料按照质量比x混合均匀，在真空设备中熔炼成致密快材；所述x的取值为10％≤x≤90％；

S102：采用雾化磨碎技术，将S101制备的致密快材，制成直径10～80微米的粉末；