【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及環境障涂層，尤其涉及一種環境障涂層粘結層材料、其制備方法和一種環境障復合材料。
技術介紹
1、環境障涂層（ebc）是高性能航空發動機陶瓷基復合材料（cmc）高溫部件表面不可或缺的防護涂層，可有效阻止cmc部件受水蒸氣-氧氣耦合腐蝕。傳統的環境障涂層以si層作為底層粘結層，然而si易被氧化為sio2，sio2極易被氧氣及氧離子滲透，造成粘結層的脫落失效，且sio2在一定溫度會發生相變，引起的體積膨脹會造成與基體與涂層界面的應力增加。通過添加少量高熔點的hfo2（熔點為2850℃）對si粘結層實現改性，可以降低氧對si粘結層的滲透，是目前新一代ebc的粘結層材料體系的首選，該體系已被證明可在1350℃以下長期穩定使用。
2、隨著航空發動機渦輪進口溫度的不斷升高，亟需研發1500℃乃至更高溫度下服役的涂層體系。通過提高si+hfo2體系中hfo2的含量，可有效提高涂層的承溫能力，然而hfo2在1500℃會發生c相到m相的轉變，限制了該體系在更高服役溫度的應用。因此，通過si+hfo2涂層進行改性，使其滿足不同溫度下的使用需求，是環境障涂層粘結層材料未來的發展方向。
技術實現思路
1、本專利技術解決的技術問題在于提供一種環境障涂層粘結層材料，本申請提供的粘結層材料可使涂層在1350℃具有長壽命，且提高1500℃下的承溫能力。
2、有鑒于此，本申請提供了一種環境障涂層粘結層材料，包括si、hfo2和y2o3，所述hfo2和所述y2o3的摩爾比為x：（1-
3、優選的，所述hfo2和所述si的摩爾比為（0.4:0.6）~（0.6:0.4）。
4、本申請還提供了所述的環境障涂層粘結層材料的制備方法，包括以下步驟：
5、s1）將hfocl2·8h2o及y2o3按照x:（1-x）的摩爾比在溶液中混合，得到混合溶液，其中，0.8≤x≤0.9；
6、s2）將所述混合溶液依次經過沉淀、過濾、洗滌、煅燒、燒結，得到hfo2和y2o3的混合粉末；
7、s3）將所述混合粉末和si混合，球磨，再與粘結劑混合，得到混合料漿；所述混合粉末中hfo2與si的摩爾比為（0.2:0.8）~（0.8:0.2）；
8、s4）將所述混合料漿噴霧干燥后燒結，得到環境障涂層粘結層材料。
9、優選的，步驟s1）中，所述溶液為體積比為1：（3~4）的濃硝酸和無水乙醇的混合溶液，所述混合在攪拌條件下進行，所述攪拌的速率為350~450r/min，時間為0.5~2h。
10、優選的，步驟s2）具體為：
11、將所述混合溶液加入至濃氨水中，攪拌、超聲分散，得到沉淀；
12、將所述沉淀過濾后洗滌，再煅燒除去水分，將得到的混合物燒結，得到hfo2和y2o3的混合粉末；
13、所述攪拌的速率為250~350r/min，時間為0.5~1h；所述超聲分散的時間為0.5~1h；所述煅燒的溫度為900~1100℃，時間為2~5h；所述燒結的溫度為1300~1500℃，時間為8~15h。
14、優選的，步驟s3）中，所述球磨的溶劑為無水乙醇，所述混合粉末和si混合后的粉末、磨球和無水乙醇的質量比為1：（1~2）：1.5，所述球磨的轉速為300~500r/min，時間為4~10h。
15、優選的，步驟s3）中，所述粘結劑選自pva，所述球磨后的料漿和粘結劑的質量比為（100~200）：1。
16、優選的，步驟s4）中，所述噴霧干燥的進風口溫度為160~200℃，出風口溫度為130~150℃，離心頻率為150~200hz，蠕動泵進料速率為30~50r/min；所述燒結的溫度為1200~1500℃，時間為12~24h。
17、本申請還提供了一種環境障復合材料，包括基底和復合在所述基底表面的環境障涂層，所述環境障涂層的粘結層材料為所述粘結層材料或所述的制備方法所制備的粘結層材料。
18、優選的，所述環境障涂層通過等離子噴涂制備，所述等離子噴涂的電流為500a，氬氣流量為30~50sccm，氫氣流量為8~20sccm，送粉速率為15~30g/min，噴涂距離為100~150mm；所述環境障涂層的厚度為0.05~0.1mm。
19、本申請提供了一種環境障涂層粘結層材料，其包括si、hfo2和y2o3；其中，所述hfo2和所述y2o3的摩爾比為x：（1-x），所述hfo2和所述si的摩爾比為（0.2:0.8）~（0.8:0.2）；其中，0.8≤x≤0.9；在本申請提供的環境障涂層粘結層材料中，si和hfo2的摩爾比大于1時，由si、hfo2和y2o3形成的涂層與基底界面為致密連續的si層，具有較高的結合強度，同時hfo2均勻分布在涂層中，與氧化形成的sio2反應生成hfsio4，阻止顯微裂紋拓展、搭接，進而提高涂層整體的韌性，使所得涂層在1350℃具有較長的使用壽命；si和hfo2的摩爾比小于1時，由si、hfo2和y2o3形成的涂層以高溫相穩定、氧擴散速率低、熔點高的hfsio4為主相，同時y摻雜能夠增加c-hfo2相含量，降低涂層熱導率，有利于提高涂層的承溫能力，使涂層在1500℃下對cmc基體仍然具有防護作用；并且，y2o3可穩定hfo2，使hfo2在高溫下較多的穩定在立方相中，降低涂層熱導率，使涂層具有較好的高溫穩定性。因此，本申請提供的環境障涂層粘結層材料通過引入si、hfo2和y2o3，并調節含量關系，使得到的涂層在1350℃下長壽命，在1500℃也具有較好的承溫能力，可適用于不同服役環境。
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1.一種環境障涂層粘結層材料，包括Si、HfO2和Y2O3，所述HfO2和所述Y2O3的摩爾比為x：（1-x），所述HfO2和所述Si的摩爾比為（0.2:0.8）~（0.8:0.2）；其中，0.8≤x≤0.9。
2.根據權利要求1所述的環境障涂層粘結層材料，其特征在于，所述HfO2和所述Si的摩爾比為（0.4:0.6）~（0.6:0.4）。
3.權利要求1所述的環境障涂層粘結層材料的制備方法，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟S1）中，所述溶液為體積比為1：（3~4）的濃硝酸和無水乙醇的混合溶液，所述混合在攪拌條件下進行，所述攪拌的速率為350~450r/min，時間為0.5~2h。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟S2）具體為：
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟S3）中，所述球磨的溶劑為無水乙醇，所述混合粉末和Si混合后的粉末、磨球和無水乙醇的質量比為1：（1~2）：1.5，所述球磨的轉速為300~500r/min，時間為4~10h。
7.
8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟S4）中，所述噴霧干燥的進風口溫度為160~200℃，出風口溫度為130~150℃，離心頻率為150~200Hz，蠕動泵進料速率為30~50r/min；所述燒結的溫度為1200~1500℃，時間為12~24h。
9.一種環境障復合材料，包括基底和復合在所述基底表面的環境障涂層，所述環境障涂層的粘結層材料為權利要求1~2任一項所述粘結層材料或權利要求3~8任一項所述的制備方法所制備的粘結層材料。
10.根據權利要求9所述的環境障復合材料，其特征在于，所述環境障涂層通過等離子噴涂制備，所述等離子噴涂的電流為500A，氬氣流量為30~50sccm，氫氣流量為8~20sccm，送粉速率為15~30g/min，噴涂距離為100~150mm；所述環境障涂層的厚度為0.05~0.1mm。
...【技術特征摘要】
1.一種環境障涂層粘結層材料，包括si、hfo2和y2o3，所述hfo2和所述y2o3的摩爾比為x：（1-x），所述hfo2和所述si的摩爾比為（0.2:0.8）~（0.8:0.2）；其中，0.8≤x≤0.9。
2.根據權利要求1所述的環境障涂層粘結層材料，其特征在于，所述hfo2和所述si的摩爾比為（0.4:0.6）~（0.6:0.4）。
3.權利要求1所述的環境障涂層粘結層材料的制備方法，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟s1）中，所述溶液為體積比為1：（3~4）的濃硝酸和無水乙醇的混合溶液，所述混合在攪拌條件下進行，所述攪拌的速率為350~450r/min，時間為0.5~2h。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟s2）具體為：
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟s3）中，所述球磨的溶劑為無水乙醇，所述混合粉末和si混合后的粉末、磨球和無水乙醇的質量比為1：（1~2）：1.5，所述球磨的轉速為300~500r/...
【專利技術屬性】
技術研發人員：任佳奇，周邦陽，王天穎，崔永靜，王長亮，郭孟秋，宇波，
申請(專利權)人：中國航發北京航空材料研究院，
類型：發明
國別省市：
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