本發(fā)明涉及一種航空領(lǐng)域，具體為一種成分為(ysz@ni)7/(nicocraly)3抗循環(huán)氧化的熱障涂層。

　　背景技術(shù)：

　　渦輪葉片是航空發(fā)動機核心部件，長期處于高溫、高壓、高速的燃氣腐蝕的工作環(huán)境中，承受著離心力、氣動力、溫度應(yīng)力等循環(huán)交變載荷與動載荷作用，其服役環(huán)境非常惡劣。為了滿足渦輪葉片長壽命和高可靠性的需求，航空發(fā)動機渦輪葉片表面無一例外地施加了熱障涂層(tbc)。傳統(tǒng)的tbc一般是由陶瓷層和金屬過渡層組成的復(fù)合涂層，其中納米y2o3部分穩(wěn)定的zro2(以下簡稱為ysz)具有高熔點、低導(dǎo)熱性和高熱膨脹系數(shù)等熱性能，但是由于ysz納米核殼粒子涂層在高溫循環(huán)載荷作用下容易被氧化，導(dǎo)致涂層在服役過程中易出現(xiàn)開裂、剝落等現(xiàn)象，使涂層服役壽命短。因此，提高ysz@ni納米核殼粒子涂層高溫抗循環(huán)氧化性具有十分重要的意義。

　　為了提高ysz納米核殼粒子涂層高溫抗氧化性，通常在核殼粒子中添加粘結(jié)金屬。而傳統(tǒng)的粘結(jié)金屬通過摻雜合金元素提高粘結(jié)層材料性能，其中在nicocraly粘結(jié)金屬中加入pt元素，不僅提高其硬度，同時還抑制β-相的消耗以及氧化的產(chǎn)生，延緩合金的氧化，最終使其抗循環(huán)氧化性能得到提升。由于ysz粉末在涂層制備過程中容易出現(xiàn)團聚、燒損以及基體結(jié)合性能差等問題，而通過激光熔覆方法制備的納米ysz/nicocraly梯度涂層，其整體涂層厚度更加致密，并且無裂紋，不僅硬度有所提高，也在循環(huán)氧化中表現(xiàn)出良好的抗氧化性能。因此，激光熔覆制備納米ysz/nicocraly涂層具有廣泛的應(yīng)用潛力。

　　目前，有關(guān)激光熔覆制備納米ysz/nicocraly涂層的報道較少，為了使其具有良好抗循環(huán)氧化性能，選擇合適的ysz/nicocraly混合物配比是使熱障涂層滿足服役條件的關(guān)鍵技術(shù)，是促進航空航天渦輪發(fā)動機效率和動力的關(guān)鍵所在。

　　技術(shù)實現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明研制出(ysz@ni)7/(nicocraly)3熱障涂層，其質(zhì)量配比為(ysz@ni):(nicocraly)＝7:3，利用激光熔覆制備納米ysz/nicocraly涂層使它具有良好的抗高溫循環(huán)氧化性能。

　　本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)研究結(jié)果：一種成分為(ysz@ni)7/(nicocraly)3抗循環(huán)氧化的熱障涂層，其特征在于方法步驟如下：

　　step1：將gh4169高溫合金基體線切割成尺寸為50×50×10mm的試樣，用280#、600#砂紙依次打磨基體表面使其表面出現(xiàn)金屬光澤為止；

　　step2：分別用丙酮、酒精、水對基體進行超聲清洗，用于除去表面存在的油污及其它雜質(zhì)；放烘箱里干燥后用游標卡尺量取試樣的長寬高并稱重，做好相應(yīng)記錄；

　　step3：選用(ysz@ni):(nicocraly)質(zhì)量比為7:3的混合粉末，稱為(ysz@ni)7/(nicocraly)3，與2％wtpva-124粘結(jié)劑混合均勻，待用；

　　step4：選用激光功率1000w、掃描速率360mm/min、光斑直徑3mm、鋪粉厚度0.5mm、搭接率50％作為激光熔覆納米(ysz@ni)7/(nicocraly)3涂層的工藝參數(shù)；

　　step5：把混合均勻的(ysz@ni)7/(nicocraly)3涂抹在試樣基體上，用選定好激光熔覆工藝參數(shù)對其進行加工，制備納米(ysz@ni)7/(nicocraly)3涂層。

　　本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明在ysz@ni納米核殼粒子涂層中加入nicocraly粉末，其質(zhì)量配比為(ysz@ni):(nicocraly)＝7:3通過激光熔覆制備納米(ysz@ni)7/(nicocraly)3涂層，此涂層與ysz@ni納米核殼粒子涂層相比，提高了其抗循環(huán)氧化的能力，減少了涂層在服役過程中易出現(xiàn)開裂、剝落等現(xiàn)象，從而提高了涂層服役壽命。

　　附圖說明

　　圖1為本發(fā)明的納米(ysz@ni)7/(nicocraly)3涂層的循環(huán)氧化動力學(xué)曲線圖。

　　圖2納米(ysz@ni)7/(nicocraly)3涂層在1000℃氧化10h后的截面組織圖。

　　圖3納米(ysz@ni)7/(nicocraly)3涂層在1000℃氧化40h后的截面組織圖。

　　圖4納米(ysz@ni)7/(nicocraly)3涂層在1000℃氧化100h后的截面組織圖。

　　圖5涂層在1000℃氧化后的截面組織示意圖。

　　具體實施方式

　　本發(fā)明的抗循環(huán)氧化驗證，其步驟為：

　　step1：在涂層試樣上使用線切割沿垂直于激光掃描方向截取所需要試樣的形狀和尺寸以及實驗所需試樣個數(shù)。

　　step2：在試樣氧化前分別用丙酮、酒精、水對基體超聲清洗，用于除去表面存在的油污及其它雜質(zhì)，干燥后用游標卡尺量取各試樣的長寬高并稱重，做好相應(yīng)記錄。

　　step3：把裝試樣的剛玉坩堝按照step2同樣的方法清洗干凈，烘干后再放入1050℃的高溫電阻爐內(nèi)多次焙燒，直至前后重量相差小于0.1mg。

　　step4：將干凈試樣按順序放入坩堝(試樣平整放在坩堝底部中心部位，涂層面朝上)并編號，做好記錄。

　　step5：將裝有試樣的坩堝放入1000℃的高溫電阻爐內(nèi)，每隔2h取出一次，重復(fù)5次。之后每隔3h取出一次，重復(fù)5次，每隔5h取出一次，重復(fù)5次，每隔10h取出一次，重復(fù)5次。

　　step6：在每次取出試樣的時候，觀察試樣涂層的剝落情況及其宏觀形貌，然后稱取每個坩堝內(nèi)試樣的重量，做好相應(yīng)記錄并計算涂層單位面積氧化增重，如果有涂層增重較大或剝落明顯則留下一個對其組織結(jié)構(gòu)進行檢測分析，其余試樣繼續(xù)放入爐內(nèi)繼續(xù)下一階段實驗。

　　備注：1、step1中線切割熔覆層試樣的尺寸為5×5×5mm，個數(shù)為12塊，另外線切割2塊gh4169基體作為去除基體氧化增重的對比。

　　2、step2中量取各試樣長寬高后計算出試樣的表面積，其中涂層面和非涂層面分別記為s0和s0’，稱重質(zhì)量記為m0。gh4169基體表面積記為s00，質(zhì)量記為m00。

　　3、step6中涂層單位面積氧化增重按照以下公式計算：

　　δm涂層＝m1-m0-δm基體

　　其中g(shù)+為涂層單位面積氧化增重，δm涂層為涂層氧化增重，m1為涂層試樣氧化后的質(zhì)量，δm基體為涂層試樣基體部分的增重，m01為gh4169基體試樣氧化后的質(zhì)量。

　　經(jīng)上述步驟獲得納米(ysz@ni)7/(nicocraly)3涂層的循環(huán)氧化動力學(xué)曲線如圖1所示，可以發(fā)現(xiàn)相比于gh4169基體，納米(ysz@ni)7/(nicocraly)3涂層的抗循環(huán)氧化性要好很多，同時可以看出在氧化初期增重明顯，而且納米(ysz@ni)7/(nicocraly)3涂層的增重趨勢與基體相比更緩慢。