[发明专利]异形薄壁件复合热障涂层的制备方法和异形薄壁件

说明书

本申请提供一种异形薄壁件复合热障涂层的制备方法和异形薄壁件。该制备方法包括：采用所述异形薄壁件的仿形工装装卡所述异形薄壁件；预设所述异形薄壁件和喷枪的喷涂相对运动轨迹，并在矫正所述仿形工装、所述异形薄壁件和所述喷枪的初始三维坐标后，按照统一的所述喷涂相对运动轨迹控制所述仿形工装和所述喷枪进行运动，同时所述喷枪执行喷涂作业，在所述异形薄壁件的表面依次形成致密粘结层和陶瓷涂层，得到具有复合热障涂层的异形薄壁件。使用该方法制得的异形薄壁件复合热障涂层，高温服役稳定性高。

技术领域

本申请涉及材料领域，尤其涉及一种异形薄壁件复合热障涂层的制备方法和异形薄壁件。

背景技术

陶瓷热障涂层可有效提高发动机效率和运行安全性。陶瓷基热障涂层具有耐高温、耐腐蚀和隔热的优点，广泛的应用于在航空发动机和地面燃气轮机的中动叶片及高压涡轮外环部位，应用温度可达1300℃以上，是目前应用温度最高的一类陶瓷热障涂层。随着航空工业的发展，对陶瓷热障涂层的性能提出了更高的需求。要求陶瓷热障涂层的长时服役温度超过1300℃，并具备较小的孔隙、较高的结合强度及抗CMAS腐蚀。除了服役温度要满足要求外，涂层还要求具有较高的结合强度和抗热震性能。

在实际生产应用中，除了各种性状规整的工件之外，也会需要加工各种异形薄壁件。异形薄壁件形状不规整，很难喷涂均匀；而异形件在喷涂时，喷头和喷涂面之间的配合导致其喷涂均匀的难度进一步加大，难以获得较高的结合强度和抗热震性能。薄壁件在加工过程中还存在常规工装难以夹持的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种异形薄壁件复合热障涂层的制备方法和异形薄壁件，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种异形薄壁件复合热障涂层的制备方法，包括：

采用所述异形薄壁件的仿形工装装卡所述异形薄壁件；

预设所述异形薄壁件和喷枪的喷涂相对运动轨迹，并在矫正所述仿形工装、所述异形薄壁件和所述喷枪的初始三维坐标后，按照统一的所述喷涂相对运动轨迹控制所述仿形工装和所述喷枪进行运动，同时所述喷枪执行喷涂作业，在所述异形薄壁件的表面依次形成致密粘结层和陶瓷涂层，得到具有复合热障涂层的异形薄壁件。

优选地，所述预设所述异形薄壁件和喷枪的喷涂相对运动轨迹包括：

测量所述异形薄壁件的相关尺寸，并采用边界值算法形成所述异形薄壁件的运动轨迹和所述喷枪的喷涂轨迹，将所述异形薄壁件的运动轨迹和所述喷枪的喷涂轨迹拟合得到统一的所述喷涂相对运动轨迹。

优选地，所述喷涂作业的过程中，所述喷枪与所述异形薄壁件的喷涂面之间的夹角为85°-95°。

优选地，所述喷涂作业的过程中，所述喷枪与所述异形薄壁件之间的喷涂相对线速度为0.5m/s-1.0m/s；直面与弧面相交处，所述喷枪与所述异形薄壁件之间的相对加速度为1.5m/s²-2m/s²。

优选地，所述陶瓷涂层的原料包括氧化锆、氧化钇、氧化镝、氧化镱、氧化钆、氧化镧、氧化铈、氧化镁中的一种或几种；

优选地，所述陶瓷涂层的原料的纯度不小于99.5wt％；

优选地，所述陶瓷涂层的原料的纯度不小于99.9wt％。

优选地，所述致密粘结层的原料包括NiCoCrAlY和/或NiCoCrAlYX，其中，X选自Hf、Si或Ta。

优选地，所述致密粘结层采用超音速喷涂法制备得到，所述陶瓷涂层采用等离子喷涂在大气环境、低压环境或惰性气体保护环境中制得。

优选地，所述陶瓷涂层的孔隙率为1％-5％。