[发明专利]一种热障涂层材料、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种热障涂层材料，其特征在于，包括合金基体和在所述合金基体上依次沉积的粘结层、陶瓷过渡层和陶瓷面层，所述陶瓷过渡层的孔隙率为1-8%，所述陶瓷面层包括具有多个微裂纹的涂层基体和嵌入所述涂层基体中的多孔陶瓷颗粒；所述陶瓷面层中的每个所述微裂纹均沿涂层厚度方向延伸，且与所述涂层基体的轴线的夹角均为0-45°；

所述陶瓷面层是利用等离子喷涂的方式形成，利用颗粒团聚烧结型陶瓷粉末形成具有多个微裂纹的涂层基体，利用多孔形貌的陶瓷颗粒形成嵌入所述涂层基体中的多孔陶瓷颗粒；

具有多个微裂纹的涂层基体的制备过程包括：采用颗粒团聚烧结型陶瓷粉末在等离子喷涂中融化形成沉积体，通过对所述沉积体进行快速冷却，使所述沉积体在热应力作用下形成微裂纹；在所述涂层基体进行涂层沉积之前，将待喷涂样件预热到400-700℃；

嵌入所述涂层基体中的多孔陶瓷颗粒的形成过程包括：利用多孔形貌的陶瓷颗粒从远离等离子焰流高温段的区域独立喷射嵌入至所述涂层基体中。

2.根据权利要求1所述的热障涂层材料，其特征在于，每个所述微裂纹与所述涂层基体的轴线的夹角均为0-20°。

3.根据权利要求2所述的热障涂层材料，其特征在于，所述微裂纹的分布密度为1000-8000条/mm²。

4.根据权利要求3所述的热障涂层材料，其特征在于，每个所述微裂纹的长度为10-100μm，宽度为0.1-2μm。

5.根据权利要求1所述的热障涂层材料，其特征在于，所述陶瓷面层的厚度为50-2000μm。

6.根据权利要求5所述的热障涂层材料，其特征在于，所述陶瓷面层的厚度为200-1000μm。

7.根据权利要求5所述的热障涂层材料，其特征在于，所述陶瓷过渡层的厚度为10-100μm。

8.根据权利要求7所述的热障涂层材料，其特征在于，所述陶瓷过渡层的厚度为20-60μm。

9.根据权利要求7所述的热障涂层材料，其特征在于，所述陶瓷面层中的所述多孔陶瓷颗粒的粒径为5-100μm，颗粒的分布密度为500-10000个/mm²。

10.根据权利要求9所述的热障涂层材料，其特征在于，所述陶瓷面层中的所述多孔陶瓷颗粒的粒径为20-50μm，颗粒的分布密度为2000-5000个/mm²。

11.权利要求1-10中任一项所述热障涂层材料的制备方法，其特征在于，包括：在所述合金基体上沉积粘结层，在所述粘结层上沉积陶瓷过渡层，在所述陶瓷过渡层上形成陶瓷面层；

所述陶瓷面层是利用等离子喷涂的方式形成，利用颗粒团聚烧结型陶瓷粉末形成具有多个微裂纹的涂层基体，利用多孔形貌的陶瓷颗粒形成嵌入所述涂层基体中的多孔陶瓷颗粒；

具有多个微裂纹的涂层基体的制备过程包括：采用颗粒团聚烧结型陶瓷粉末在等离子喷涂中融化形成沉积体，通过对所述沉积体进行快速冷却，使所述沉积体在热应力作用下形成微裂纹；在所述涂层基体进行涂层沉积之前，将待喷涂样件预热到400-700℃；

嵌入所述涂层基体中的多孔陶瓷颗粒的形成过程包括：利用多孔形貌的陶瓷颗粒从远离等离子焰流高温段的区域独立喷射嵌入至所述涂层基体中。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，用于形成所述涂层基体的粉末粒径为20-100μm。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，采用压缩空气或水冷的方式对所述沉积体进行快速冷却。