[发明专利]一种成分连续的非化学计量比铌酸钆陶瓷涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及热障涂层技术领域，具体公开了一种成分连续的非化学计量比铌酸钆陶瓷涂层及其制备方法，取两种以上不同摩尔比为x的Gd₂O₃和Nb₂O₅粉末分别混合后分别进行烧结，得到多种烧结体；将多种烧结体分别粉碎后过筛得到多种非化学计量比的铌酸钆陶瓷组份；将多种陶瓷组份分别混合成n份混合陶瓷粉体，n份混合陶瓷粉体中至少一种以上的陶瓷组份的体积分数为连续递增或递减的变化；将n份混合陶瓷粉体依次沉积到基体材料上得到成分连续的多元梯度涂层。通过本专利得到的多元梯度陶瓷涂层，既具备原非化学计量比铌酸钆陶瓷的高韧性，同时通过实验检测得到热导率未超过1.25W·m^‑1·K^‑1，满足热障涂层对低热导率的需求。

技术领域

本发明涉及热障涂层技术领域，特别涉及一种成分连续的非化学计量比铌酸钆陶瓷涂层及其制备方法。

背景技术

热障涂层是航空发动机和燃气轮机在全新合金冷却技术和全陶瓷发展方向的一个结合，目前广泛应用于航空发动机工业，因其具有低热导率、高热膨胀系数、抗烧结、高温稳定性良好等优点，主要应用在发动机的高温部件，在高温燃气和合金部件基体之间提供一个低热导的热屏蔽层，降低发动机叶片的工作温度，抵抗燃气粒子冲击从而保护航空发动机的使用寿命。

目前广泛使用的主要有氧化钇稳定氧化锆(YSZ)和稀土锆酸盐(RE₂Zr₂O₇)等，但均存在一定程度的不足：YSZ使用温度较低(≦1200℃)，热导率相对较高(2.5W.m^-1k^-1)；而RE₂Zr₂O₇则存在热膨胀系数较低的问题，其它具有优良热学性能的氧化物陶瓷，例如稀土铈酸盐(RE₂Ce₂O₇)、稀土磷酸盐(REPO₄)和稀土硅酸盐(RE₂SiO₅)等，但它们无法而完全取代YSZ作为热障涂层使用，这是由于YSZ在高温下存在着铁弹性相变，使得YSZ在高温下依然具有良好的力学性能。

寻找具有优良力学性能的新型铁弹体陶瓷材料是取代当前使用的热障涂层的关键一步，铌酸钆陶瓷(Gd₃NbO₇)具有与稀土钽酸盐相近的热-力学性质，是一种潜在的热障涂层材料，其缺点在于韧性较差，热导率较高，难以直接作为热障涂层和环境涂层使用，基于这样的问题，有研究通过改变铌酸盐陶瓷中阳离子的摩尔比，以得到一种非化学计量比的铌酸钆来解决这样的问题，发现其韧性得到提升的同时，热导率也得到改善，但目前通过实验论证该热导率依然偏高，因此如何进一步降低铌酸钆陶瓷的热导率是本申请要解决的重点问题。

发明内容

本发明提供了一种成分连续的非化学计量比铌酸钆陶瓷涂层及其制备方法，以解决现有技术中通过改变铌酸盐陶瓷中阳离子的摩尔比，虽韧性得到提升，但热导率依旧偏高的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种成分连续的非化学计量比铌酸钆陶瓷涂层及其制备方法，包括多元梯度涂层，且包括两种以上不同化学计量比得到的铌酸钆陶瓷组份，多元梯度涂层中至少一种以上的陶瓷组份的体积分数连续递增或递减的变化。

本技术方案的技术原理和效果在于：

1、本方案中通过对两种以上不同化学计量比得到的铌酸钆陶瓷组份进行设计，得到多元梯度涂层，即涂层中至少一种陶瓷组份的体积分数是在连续的递增或连续的递减变化，这样的方式能够保证多元梯度涂层具备原本不同化学计量比下铌酸钆的高韧性，同时其热导率也大幅度的下降，通过实验检测得到热导率未超过1.25W·m^-1·K^-1，满足热障涂层对低热导率的需求。