本发明专利技术涉及一种包覆型复合基高温可磨耗封严涂层材料及其制备方法，包括有Y2O3部分稳定的ZrO2粉末，α-Al2O3粉末，h-BN粉末和包覆型聚苯酯原料微粉经团聚复合而成，其各组分含量为：Y2O3部分稳定的ZrO2粉末为78-88wt%、α-Al2O3粉末为5-15wt%、h-BN粉末为2-5wt%、包覆型聚苯酯5-8wt%。本发明专利技术优点在于：1）降低涂层的硬度，提高其可磨耗性；2）改变涂层由于添加物不相容而出现的相界和缺陷；3）改善包覆表面与YPSZ基相涂层的相容结合性问题；4）控制涂层孔隙数量以及形貌，合理调节涂层的宏观硬度以及结合强度；5）可控的孔隙率有利于提高涂层可磨削性，提高密封性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种包覆型复合基高温可磨耗封严涂层材料及其制备方法。
技术介绍
随着航空技术迅猛发展及能源的日渐短缺，要求发动机具有更高的效率，采用封严涂层是提高发动机效率的重要措施之一。国外封严涂层的研究起于上世纪50年代，至今多种适用于不同温度，不同部位要求的封严涂层材料已经商品市场化，得到广泛使用。在低温服役温度350-650°C，以Al-Si系为主，常见的有ΑΙ/Si-硅藻土，Al/Si-石墨，Ni-石墨，用于压气机和涡轮篦齿封严，压气机和润滑油系统封严；中温服役温度65(T950°C，以Ni-Cr-Al 系为主，常见的有 Ni/Cr-硅藻土，Ni-硅藻土，Ni/Cr/Al-膨润土，Ni/Cr/Al_Si02，常用于涡轮部位封严；高温1000°C以上，以^O2-Al2O3系为主，常见的有AO3-ZrO2Al2O3-聚苯酯，CeO2-^O2-Al2O3-聚苯酯，Gd2O3I2O3IrO2Al2O3-聚苯酯，常用于燃气涡轮高温热端部件封严。国内对封严涂层起于70年代后期，并成功研制了 Ni-硅藻土，Ni/Cr-硅藻土，Ni/Cr-硅藻土等可磨耗封严涂层，并在应用中得到良好的效果。可磨耗涂层要求具有良好的高温稳定性，抗氧化性，足够的结合强度，抗气流冲蚀性以及固体粒子冲蚀性等，其性能指标包括硬度，结合强度，可磨耗性，抗冲蚀性，抗热震性及抗粘着性等。实验证明，在传统的热障涂层中添加一定量的石墨，聚苯酯，硅藻土，膨润土等聚合物或软相填充物起到造孔的作用，松软多孔的热障涂层可作为良好的可磨耗封严涂层，石墨，聚苯酯，硅藻土膨润土等造孔材料控制涂层的孔隙率，涂层的气孔尺寸小，分布均勻具有适宜的硬度，结合强度，良好的抗热震性和高温稳定性，满足了高温封严涂层的性能要求。目前，推重比10的一级发动机涡轮服役温度达到150(T170(TC，高温气流冲蚀等恶劣的服役环境对封严涂层提出了更高的要求。现今制备的高温可磨耗封严涂层材料主要选择以微米级系为基，涂层制备工艺以等离子喷涂技术为主。封严涂层中添加的石墨，聚苯酯，硅藻土，膨润土等微粉与^O2仅为物理粘结团聚复合。喷涂时复合粉末送入高温等离子焰流，团聚颗粒中裸露的低熔点添加物在焰流中就极易烧蚀挥发殆尽，无法定量地沉积到涂层中获得设计的涂层孔隙，致使涂层中的孔隙率和涂层硬度控制困难，也就使涂层的可磨耗性和抗气流冲蚀性难以确定。对高聚物表面包覆研究是目前国内外研究的热点问题。聚苯酯又为聚对羟基苯甲酸酯(Poly hydroxybenzoate ；PHB),由对氧苯甲酰单体重复构建的聚合物，外观呈淡黄色至土黄色，与金属的性能很接近，在所有的高分子聚合物中，聚苯酯导热系数最高，在温度316°C以下连续使用表现出高稳定性，在温度425°C表现与金属相似的非粘性流动。基于聚苯酯的高稳定和与金属的相似性，聚苯酯被用于良好的高温封严涂层的造孔材料。一般对聚苯酯的表面处理有两种途径，其一是使颗粒细化或超微细化，并且选用颗粒状的聚苯酯，其表面积增大而增强与无机物的相容性，从而改善在团聚粉末中的分散性，且颗粒较小(一般50Mm以下)的聚苯酯在涂层中留下的第二类孔隙细小分布均勻，有利于抵消高温下氧化锆在由m相转变为t相或t’相产生的体积变化以及热应力。但微细化的聚苯酯存在缺3陷其颗粒越细小，表面能越高，吸附作用越强，粒子与粒子之间的相互团聚作用越明显，造成涂层中局部孔隙过大至使涂层容易塌陷；其二是采用恰当的耐高温材料沉积到聚苯酯表面，使聚苯酯在裹实的状态下通过等离子火焰，降低聚苯酯表面与火焰焰流直接接触，提高聚苯酯在非热平衡状态的等离子火焰中的抗烧损能力，使其定量沉积到涂层中。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术而提供一种高稳定性，高沉积率的包覆型复合基高温可磨耗封严涂层材料及其制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是一种包覆型复合基高温可磨耗封严涂层材料，其特征在于包括有IO3部分稳定的^o2粉末，α -Al2O3粉末，h-BN粉末和包覆型聚苯酯原料微粉经团聚复合而成，其各组分含量为=Y2O3部分稳定的^O2粉末为78-88wt%、α -Al2O3 粉末为 5_15wt%、h-BN 粉末为 2_5wt%、包覆型聚苯酯 5_8wt%。按上述方案，所述的包覆型聚苯酯为氧化铝溶胶包覆聚苯酯原料A和氧化铝溶胶与氧化锆溶胶包覆聚苯酯原料B中的任意一种或它们的混合。按上述方案，所述的氧化铝溶胶包覆聚苯酯原料A中氧化铝和聚苯酯所占百分比分别为2(T50wt%、5(T80Wt%，所述的聚苯酯作为芯核粒度为20-45Mm。本专利技术所述的聚苯酯形貌选用微米颗粒状结构，表面用氧化铝溶胶采用常规包覆工艺进行包覆，壳层尽可能厚，形成包覆聚苯酯原料A，配比组分时界定各自含量。按上述方案，所述的氧化铝溶胶与氧化锆溶胶包覆聚苯酯原料B中氧化铝、氧化锆、聚苯酯所占百分比分别为10 25衬％、10 25衬％、50 80衬％，所述的聚苯酯作为芯核粒度为 20-45Mm。本专利技术所述的聚苯酯形貌选用微米颗粒状结构，先用氧化铝溶胶进行包覆作底层，再用氧化锆溶胶进行包覆做面层，壳层尽可能厚，形成包覆聚苯酯原料B，配比组分时界定各自含量。按上述方案，所述的IO3部分稳定的^O2粉末粒度为20-60nm、α -Al2O3粉末粒度为 15-30nm, h-BN 粉末粒度为 0. 25-2 μ m。本专利技术制备方法所采用的技术方案是包括有以下步骤1)配料按IO3部分稳定的粉末78 88Wt %，α-Al2O3粉末5 15 wt %，h_BN粉末2 5 wt %，包覆型聚苯酯5 8 wt %取原料IO3部分稳定的粉末、α-Al2O3粉末、h-BN粉末和包覆型聚苯酯，然后添加占原料总重量的H的粘接剂和50-60%的去离子水，混合搅拌制成料浆；由于部分纳米Al2O3包覆于聚苯酯表面，在配料添加α -Al2O3粉末时应减去相应比重；2)磨料将步骤1)制备的料浆在胶体磨中进一步碾磨混合，制得分散均勻的悬浮状态的料浆；3 )喷雾干燥将步骤2 )制得的料浆由恒流泵输送到喷雾干燥塔中喷雾造粒，干燥塔进风口温度设置为110°C 130°C，制得团聚粉末；4)筛分将步骤3)制备的团聚粉末在干燥箱中110°C保温20min烘干，筛取45 150Mm颗粒制得涂层材料。按上述方案，所述的包覆型聚苯酯为氧化铝溶胶包覆聚苯酯原料A和氧化铝溶胶与氧化锆溶胶包覆聚苯酯原料B中的任意一种或它们的混合。按上述方案，所述的氧化铝溶胶包覆聚苯酯原料A中氧化铝和聚苯酯所占百分比分别为2(T50wt%、5(T80Wt%，所述的聚苯酯作为芯核粒度为20-45Mm。按上述方案，所述的氧化铝溶胶与氧化锆溶胶包覆聚苯酯原料B中氧化铝、氧化锆、聚苯酯所占百分比分别为10 25衬％、10 25衬％、50 80衬％，所述的聚苯酯作为芯核粒度为 20-45Mm。本专利技术各种成分的作用如下Y2O3部分稳定纳米^O2粉末(YPSZ):粒度20-60nm，理想的耐高温材料，熔点高，热稳定好，高温下体积收缩率小，采用APS技术产生一定的固有孔隙，大量的半熔融和未熔融颗粒嵌入组织产生大量的微细孔洞。纳米α -Al2O3粉末粒度15-30nm，熔点低于&02，经等离子弧作用在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程旭东，向泓宇，柳敏志，闵捷，张朴，孟晓明，陆伟，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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