【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及熱障-環境障涂層材料，尤其涉及熱障-環境障涂層材料及其制備方法和應用、熱障-環境障涂層及其制備方法。
技術介紹
1、為了滿足航天發動機、高溫燃氣輪機等熱端部件的高溫防護需求，需要尋找具有優良隔熱性能和力學性能的陶瓷熱障涂材料。
2、傳統高溫合金性能已接近理論極限，迫切需要更耐高溫的替代材料，其中最具發展潛力的是陶瓷纖維增強陶瓷基復合材料(cmcs)。盡管cmcs材料相比高溫合金具有耐高溫、低密度、高溫力學性能強等諸多優點，但在高溫燃氣環境中仍存在一些問題限制其進一步應用。基體sic材料在有氧氣存在的干燥高溫環境下具有很好的抗氧化效果，其表面會被氧化生成一層致密的sio2薄層，這種鈍化氧化限制反應的進行起到對cmcs的保護作用。但在水蒸氣環境中，sio2會快速損失，導致cmcs性能的急劇降低。為此，研究人員發現在cmcs陶瓷中沉積一層sio2涂層，隨后再沉積一層yb2si2o7或y2si2o7涂層，能夠有效的提升cmcs的服役溫度和壽命。然而，yb2si2o7和y2si2o7的熱導率較高、斷裂韌性較差。針對上述問題，需要尋求一種具有低熱導率、高韌性且耐水蒸氣腐蝕的熱障-環境障涂層材料對基體進行保護。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術提供了一種熱障-環境障涂層材料及其制備方法和應用、與一種熱障-環境障涂層及其制備方法，該涂層材料通過調控稀土摻雜元素的總量和種類，使得其變成包含稀土單硅酸鹽和稀土雙硅酸鹽
2、為此，本專利技術第一方面提供了一種熱障-環境障涂層材料，所述熱障-環境障涂層材料為包含有稀土單硅酸鹽和稀土雙硅酸鹽的復相材料；
3、其中，所述稀土單硅酸鹽為單斜結構，空間群為c2/m；
4、所述稀土雙硅酸鹽為β-單斜結構和/或γ-單斜結構；
5、所述β-單斜結構的空間群為c2/c；所述γ-單斜結構的空間群為p21/c。
6、本專利技術提供了一種熱障-環境障涂層材料，該材料由稀土單硅酸鹽和稀土雙硅酸鹽復相材料構成，且稀土單硅酸鹽和稀土雙硅酸鹽具有特定的空間結構，使得到的熱障-環境障涂層材料的韌性高、熱導率低。
7、根據本專利技術的實施例，所述熱障-環境障涂層材料的化學組成滿足：(re2o3)x(sio2)1-x；
8、其中，re為稀土元素；0.33<x<0.5。
9、根據本專利技術的實施例，所述稀土元素由稀土氧化物提供，所述稀土氧化物包括gd2o3、dy2o3、ho2o3、y2o3、er2o3、yb2o3、lu2o3或sc2o3中的至少兩種。
10、根據本專利技術的實施例，所述gd2o3和dy2o3的摩爾量占所述稀土氧化物總摩爾量的百分比分別為x1和x2；
11、其中，x1+x2≤30mol％；
12、所述ho2o3、y2o3、er2o3、yb2o3、lu2o3和sc2o3的摩爾量占所述稀土氧化物總摩爾量的百分比分別為y1、y2、y3、y4、y5和y6；
13、其中，y1+y2+y3+y4+y5+y6≥70mol％。
14、根據本專利技術的實施例，所述熱障-環境障涂層材料的粒徑為30-110μm。
15、本專利技術第二方面提供了一種第一方面所述的熱障-環境障涂層材料的制備方法，包括如下步驟：
16、將氧化硅和稀土氧化物混合，得到混合物1；
17、對所述混合物1進行一次球磨、一次煅燒，得到混合物2；
18、對所述混合物2進行二次球磨、造粒、二次煅燒，得到所述熱障-環境障涂層材料。
19、本專利技術提供的制備方法通過調控稀土摻雜元素的總量和種類，以及稀土氧化物和氧化硅的用量比，使得到的熱障-環境障涂層材料為稀土單硅酸鹽和稀土雙硅酸鹽復相材料，從而具有高斷裂韌性和低熱導率。
20、根據本專利技術的實施例，所述一次球磨的時間為3-6h。
21、根據本專利技術的實施例，所述一次煅燒的溫度為1000-1250℃。
22、根據本專利技術的實施例，所述一次煅燒的時間為2-4h。
23、根據本專利技術的實施例，所述二次球磨的時間為6-10h。
24、根據本專利技術的實施例，所述二次煅燒的溫度為1350-1500℃。
25、根據本專利技術的實施例，所述二次煅燒的時間為3-4h。
26、本專利技術第三方面提供了一種熱障-環境障涂層的制備方法，包括以下步驟：
27、將第一方面所述的熱障-環境障涂層材料或根據第二方面所述的制備方法得到的熱障-環境障涂層材料沉積或涂布在基底的表面，得到所述熱障-環境障涂層。
28、由于本專利技術制得的熱障-環境障涂層材料中稀土單硅酸鹽和稀土雙硅酸鹽均勻混合，因此制得的涂層成分均勻，晶粒細小，有利于提升涂層的熱循環性能。
29、本專利技術第四方面提供了一種根據第三方面所述的制備方法得到的熱障-環境障涂層。
30、本專利技術第五方面提供了一種第一方面所述的熱障-環境障涂層材料或根據第二方面所述的制備方法得到的熱障-環境障涂層材料在航空領域和/或重型燃氣輪機中的應用。
31、本專利技術的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。
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1.一種熱障-環境障涂層材料，其特征在于，所述熱障-環境障涂層材料為包含有稀土單硅酸鹽和稀土雙硅酸鹽的復相材料；
2.根據權利要求1所述的熱障-環境障涂層材料，其特征在于，所述熱障-環境障涂層材料的化學組成滿足：(RE2O3)x(SiO2)1-x；
3.根據權利要求2所述的熱障-環境障涂層材料，其特征在于，所述Gd2O3和Dy2O3的摩爾量占所述稀土氧化物總摩爾量的百分比分別為x1和x2；
4.根據權利要求1所述的熱障-環境障涂層材料，其特征在于，所述熱障-環境障涂層材料的粒徑為30-110μm。
5.一種權利要求1-4任一項所述的熱障-環境障涂層材料的制備方法，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述一次球磨的時間為3-6h；
7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述二次球磨的時間為6-10h；
8.一種熱障-環境障涂層的制備方法，其特征在于，包括：
9.一種熱障-環境障涂層，其特征在于，所述熱障-環境障涂層由權利要求8所述的制備方法得到。p>
10.一種權利要求1-4任一項所述的熱障-環境障涂層材料或根據權利要求5-7任一項所述的制備方法得到的熱障-環境障涂層材料在航空領域和/或重型燃氣輪機中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種熱障-環境障涂層材料，其特征在于，所述熱障-環境障涂層材料為包含有稀土單硅酸鹽和稀土雙硅酸鹽的復相材料；
2.根據權利要求1所述的熱障-環境障涂層材料，其特征在于，所述熱障-環境障涂層材料的化學組成滿足：(re2o3)x(sio2)1-x；
3.根據權利要求2所述的熱障-環境障涂層材料，其特征在于，所述gd2o3和dy2o3的摩爾量占所述稀土氧化物總摩爾量的百分比分別為x1和x2；
4.根據權利要求1所述的熱障-環境障涂層材料，其特征在于，所述熱障-環境障涂層材料的粒徑為30-110μm。
5.一種權利要求1-4任一項所...
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