[发明专利]一种原位生成SiC掺杂Gd2

说明书

本发明公开了一种SiC掺杂Gd2Zr2O7热障涂层陶瓷层材料及其制备方法，所述SiC掺杂Gd2Zr2O7热障涂层陶瓷层材料化学式Gd2Zr2O7‑XTiSi2‑YC(X＝0‑5wt％,Y＝0‑1.7wt％),Gd2Zr2O7‑XTiSi2‑YC(X＝0‑5wt％,Y＝0‑1.7wt％)系列热障涂层陶瓷层材料，具有以下显著优点：掺杂不同含量的原位生成的第二相物质SiC后，在1500℃下仍然能够保持良好的高温相稳定性和较好的抗烧结性，与传统的Gd2Zr2O7热障涂层陶瓷材料相比，本发明在1000℃高温下热膨胀系数可达到11W/m.K，其1000℃热导率可达到0.6‑0.7W·m‑1·k‑1，断裂韧性提高至1.5‑1.6MPa·m1/2，完全有潜力作为耐高温的热障涂层陶瓷层材料。

技术领域

本发明属于高温隔热防护材料领域，特别涉及一种耐高温、低热导率、高热膨胀系数、高断裂韧性的热障涂层陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着现代航空科技的不断发展，以燃气涡轮发动机为代表的航空发动机正朝着高推重比、高热效率、高流量比的方向发展着，因此发动机内部的热端部件所经受的温度和压力也在不断提高。而现有的高温合金和冷却技术并不能满足当前的状况要求，在这种情况下，具有隔热、耐腐蚀和抗高温氧化等性能的热障涂层技术逐渐发展成为解决发动机热端部件高温使用难题的有效途径之一，并且逐步成为研究的热点。

典型的热障涂层的结构分为三部分：基体、粘结层、陶瓷层，陶瓷层起着隔热的作用，粘结层起到抗氧化腐蚀、增强陶瓷层和基体的结合力以及缓和热失配的作用，粘结层的成分主要是MCrAlY，陶瓷层主要有以下几种体系：1、部分稳定的氧化锆体系：就是在ZrO₂中加入Y²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ce⁴⁺等离子半径与Zr⁴⁺离子半径相差小于12％的阳离子(通常以相应的氧化物形式加入)以一种或者多种共渗的方式进行ZrO₂稳定。2、稀土焦绿石或萤石结构化合物体系：这是一大类具有相似结构的化合物，其化学通式可写作A₂B₂O₇，其中A为稀土元素，B为某种四价元素。从晶体学角度，焦绿石结构亦可看作是一种存在“有序缺陷”的萤石结构。它具有比YSZ陶瓷更低的杨氏模量、更低的热导率和更好的高温相稳定性，因此可以在更高的温度进行使用，符合高温材料的发展趋势。3、其他结构化合物体系：稀土磷酸盐体系、磁铅石结构化合物、石榴石结构化合物以及钙钛矿结构锆酸盐等。