【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境障涂层，尤其涉及一种环境障涂层粘结层材料、其制备方法和一种环境障复合材料。
技术介绍
1、环境障涂层（ebc）是高性能航空发动机陶瓷基复合材料（cmc）高温部件表面不可或缺的防护涂层，可有效阻止cmc部件受水蒸气-氧气耦合腐蚀。传统的环境障涂层以si层作为底层粘结层，然而si易被氧化为sio2，sio2极易被氧气及氧离子渗透，造成粘结层的脱落失效，且sio2在一定温度会发生相变，引起的体积膨胀会造成与基体与涂层界面的应力增加。通过添加少量高熔点的hfo2（熔点为2850℃）对si粘结层实现改性，可以降低氧对si粘结层的渗透，是目前新一代ebc的粘结层材料体系的首选，该体系已被证明可在1350℃以下长期稳定使用。
2、随着航空发动机涡轮进口温度的不断升高，亟需研发1500℃乃至更高温度下服役的涂层体系。通过提高si+hfo2体系中hfo2的含量，可有效提高涂层的承温能力，然而hfo2在1500℃会发生c相到m相的转变，限制了该体系在更高服役温度的应用。因此，通过si+hfo2涂层进行改性，使其满足不同温度下的使用需求，是环境障涂层粘结层材料未来的发展方向。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题在于提供一种环境障涂层粘结层材料，本申请提供的粘结层材料可使涂层在1350℃具有长寿命，且提高1500℃下的承温能力。
2、有鉴于此，本申请提供了一种环境障涂层粘结层材料，包括si、hfo2和y2o3，所述hfo2和所述y2o3的摩尔比为x：（1-
3、优选的，所述hfo2和所述si的摩尔比为（0.4:0.6）~（0.6:0.4）。
4、本申请还提供了所述的环境障涂层粘结层材料的制备方法，包括以下步骤：
5、s1）将hfocl2·8h2o及y2o3按照x:（1-x）的摩尔比在溶液中混合，得到混合溶液，其中，0.8≤x≤0.9；
6、s2）将所述混合溶液依次经过沉淀、过滤、洗涤、煅烧、烧结，得到hfo2和y2o3的混合粉末；
7、s3）将所述混合粉末和si混合，球磨，再与粘结剂混合，得到混合料浆；所述混合粉末中hfo2与si的摩尔比为（0.2:0.8）~（0.8:0.2）；
8、s4）将所述混合料浆喷雾干燥后烧结，得到环境障涂层粘结层材料。
9、优选的，步骤s1）中，所述溶液为体积比为1：（3~4）的浓硝酸和无水乙醇的混合溶液，所述混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率为350~450r/min，时间为0.5~2h。
10、优选的，步骤s2）具体为：
11、将所述混合溶液加入至浓氨水中，搅拌、超声分散，得到沉淀；
12、将所述沉淀过滤后洗涤，再煅烧除去水分，将得到的混合物烧结，得到hfo2和y2o3的混合粉末；
13、所述搅拌的速率为250~350r/min，时间为0.5~1h；所述超声分散的时间为0.5~1h；所述煅烧的温度为900~1100℃，时间为2~5h；所述烧结的温度为1300~1500℃，时间为8~15h。
14、优选的，步骤s3）中，所述球磨的溶剂为无水乙醇，所述混合粉末和si混合后的粉末、磨球和无水乙醇的质量比为1：（1~2）：1.5，所述球磨的转速为300~500r/min，时间为4~10h。
15、优选的，步骤s3）中，所述粘结剂选自pva，所述球磨后的料浆和粘结剂的质量比为（100~200）：1。
16、优选的，步骤s4）中，所述喷雾干燥的进风口温度为160~200℃，出风口温度为130~150℃，离心频率为150~200hz，蠕动泵进料速率为30~50r/min；所述烧结的温度为1200~1500℃，时间为12~24h。
17、本申请还提供了一种环境障复合材料，包括基底和复合在所述基底表面的环境障涂层，所述环境障涂层的粘结层材料为所述粘结层材料或所述的制备方法所制备的粘结层材料。
18、优选的，所述环境障涂层通过等离子喷涂制备，所述等离子喷涂的电流为500a，氩气流量为30~50sccm，氢气流量为8~20sccm，送粉速率为15~30g/min，喷涂距离为100~150mm；所述环境障涂层的厚度为0.05~0.1mm。
19、本申请提供了一种环境障涂层粘结层材料，其包括si、hfo2和y2o3；其中，所述hfo2和所述y2o3的摩尔比为x：（1-x），所述hfo2和所述si的摩尔比为（0.2:0.8）~（0.8:0.2）；其中，0.8≤x≤0.9；在本申请提供的环境障涂层粘结层材料中，si和hfo2的摩尔比大于1时，由si、hfo2和y2o3形成的涂层与基底界面为致密连续的si层，具有较高的结合强度，同时hfo2均匀分布在涂层中，与氧化形成的sio2反应生成hfsio4，阻止显微裂纹拓展、搭接，进而提高涂层整体的韧性，使所得涂层在1350℃具有较长的使用寿命；si和hfo2的摩尔比小于1时，由si、hfo2和y2o3形成的涂层以高温相稳定、氧扩散速率低、熔点高的hfsio4为主相，同时y掺杂能够增加c-hfo2相含量，降低涂层热导率，有利于提高涂层的承温能力，使涂层在1500℃下对cmc基体仍然具有防护作用；并且，y2o3可稳定hfo2，使hfo2在高温下较多的稳定在立方相中，降低涂层热导率，使涂层具有较好的高温稳定性。因此，本申请提供的环境障涂层粘结层材料通过引入si、hfo2和y2o3，并调节含量关系，使得到的涂层在1350℃下长寿命，在1500℃也具有较好的承温能力，可适用于不同服役环境。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种环境障涂层粘结层材料，包括Si、HfO2和Y2O3，所述HfO2和所述Y2O3的摩尔比为x：（1-x），所述HfO2和所述Si的摩尔比为（0.2:0.8）~（0.8:0.2）；其中，0.8≤x≤0.9。
2.根据权利要求1所述的环境障涂层粘结层材料，其特征在于，所述HfO2和所述Si的摩尔比为（0.4:0.6）~（0.6:0.4）。
3.权利要求1所述的环境障涂层粘结层材料的制备方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1）中，所述溶液为体积比为1：（3~4）的浓硝酸和无水乙醇的混合溶液，所述混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率为350~450r/min，时间为0.5~2h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S2）具体为：
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S3）中，所述球磨的溶剂为无水乙醇，所述混合粉末和Si混合后的粉末、磨球和无水乙醇的质量比为1：（1~2）：1.5，所述球磨的转速为300~500r/min，时间为4~10h。
7.
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S4）中，所述喷雾干燥的进风口温度为160~200℃，出风口温度为130~150℃，离心频率为150~200Hz，蠕动泵进料速率为30~50r/min；所述烧结的温度为1200~1500℃，时间为12~24h。
9.一种环境障复合材料，包括基底和复合在所述基底表面的环境障涂层，所述环境障涂层的粘结层材料为权利要求1~2任一项所述粘结层材料或权利要求3~8任一项所述的制备方法所制备的粘结层材料。
10.根据权利要求9所述的环境障复合材料，其特征在于，所述环境障涂层通过等离子喷涂制备，所述等离子喷涂的电流为500A，氩气流量为30~50sccm，氢气流量为8~20sccm，送粉速率为15~30g/min，喷涂距离为100~150mm；所述环境障涂层的厚度为0.05~0.1mm。
...【技术特征摘要】
1.一种环境障涂层粘结层材料，包括si、hfo2和y2o3，所述hfo2和所述y2o3的摩尔比为x：（1-x），所述hfo2和所述si的摩尔比为（0.2:0.8）~（0.8:0.2）；其中，0.8≤x≤0.9。
2.根据权利要求1所述的环境障涂层粘结层材料，其特征在于，所述hfo2和所述si的摩尔比为（0.4:0.6）~（0.6:0.4）。
3.权利要求1所述的环境障涂层粘结层材料的制备方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1）中，所述溶液为体积比为1：（3~4）的浓硝酸和无水乙醇的混合溶液，所述混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率为350~450r/min，时间为0.5~2h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s2）具体为：
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s3）中，所述球磨的溶剂为无水乙醇，所述混合粉末和si混合后的粉末、磨球和无水乙醇的质量比为1：（1~2）：1.5，所述球磨的转速为300~500r/...
【专利技术属性】
技术研发人员：任佳奇，周邦阳，王天颖，崔永静，王长亮，郭孟秋，宇波，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。