一种硅酸钇热喷涂复合粉末及其制备方法

文档序号:1982018阅读:247来源:国知局
专利名称:一种硅酸钇热喷涂复合粉末及其制备方法
技术领域
本发明涉及热喷涂涂层材料领域,具体为一种硅酸钇热喷涂复合粉末及其制备方法。
背景技术
随着飞行速度的提高,发动机的工作温度不断提高,例如前缘温度可达2100K,燃烧室内通道温度将超过3000K,这大大超过了现有高温合金所能承受的温度范围。从材料的比强度和工作温度来看,C/C复合材料是胜任超高温工作的理想材料。但是C/C复合材料的优异高温性能,只有在没有氧气的情况下才能得到保持。氧气对其性能影响非常显著, 在温度高于370°C时开始发生氧化反应,生成CO和CO2,当温度高于500°C时氧化反应加剧。 因此,防氧化成为C/C复合材料应用的关键前提。C/C复合材料表面制备抗高温氧化涂层, 其本质是利用高温涂层隔离氧和C/C基体来达到防氧化的目的。随着服役环境苛刻程度的增加,已有的抗高温氧化涂层已不能满足使用要求,因此研究新型涂层,提高抗氧化能力, 满足特殊苛刻环境使用要求,具有重要应用价值。

发明内容
本发明的目的在于提供一种硅酸钇热喷涂复合粉末及其制备方法,由该热喷涂粉末制备的涂层抗氧化性能优异,可以解决材料的高温氧化问题。本发明的技术方案如下一种硅酸钇热喷涂复合粉末,热喷涂复合粉末的成分为ISiO5和ISi2O7,Y2Si2O7 占 40-45wt%,ISiO5 占 60-55wt%。所述硅酸钇热喷涂复合粉末的制备方法,制备该热喷涂复合粉末的原材料为SiO2 和 Y2O3,按重量百分比计,SiO2 :23-27% ;Y2O3 :73-77%,原材料粒度为=SiO2 < 25 μ m, Y2O3 < 15 μ m。将SW2和1 粉末在混料器中均勻混合20-24h,然后将混合粉末在600_800kPa 下预压成型,在1500-170(TC空气中烧结4-6h,最后进行机械破碎和筛分。本发明中,原料S^2和IO3经过烧结发生固态相变过程,形成热喷涂复合粉末,其成分为ASiO5和ASi207。本发明中,热喷涂复合粉末的的粒度为45_125μπι。本发明中,热喷涂复合粉末的流动性为< 55s/50g,松装密度为1. 5-3. Og/cm3。本发明的有益效果是1、本发明硅酸钇热喷涂复合粉末中,^Si2O7与基体材料之间具有良好的热膨胀系数匹配,不易剥落。ISiO5具有低的氧气渗透能力和低的热导率,具有优异的高温抗氧化性能。本发明中硅酸钇复合材料充分发挥各相特点与优势,使综合物理和化学特性达到优异的抗高温氧化使用要求。2、由本发明粉末制备的涂层可有效提高C/C-SiC这种材料的抗高温氧化性能,具有重要的应用价值。


图1为实施例1中复合粉末的XRD衍射图。图2为实施例2中复合粉末的XRD衍射图。图3为实施例3中复合粉末的XRD衍射图。
具体实施例方式本发明硅酸钇热喷涂复合粉末的制备方法,包括如下步骤步骤1 将SW2和1 粉末在混料器中均勻混合20_24h。步骤2 将步骤1制备的混合粉末在600_800kPa下预压成型。步骤3 将步骤2制备的粉末在1500-1700°C空气中烧结4H步骤4 将步骤3制备的烧结体进行机械破碎。步骤5 将步骤4制备的粉末分级。步骤6 用X射线衍射仪分析由步骤5得到粉末的相组成。步骤7 对步骤5得到的粉末进行流动性和松装密度测定。实施例1 步骤1 将25wt %的SW2和75wt %的^O3粉末在混料器中均勻混合20h,原材料粒度为:Si02 < 25 μ m,Y2O3 < 15 μ m。步骤2 将步骤1制备的混合粉末在700kPa下预压成型。步骤3 将步骤2制备的粉末在1600°C空气中烧结4h。步骤4:将步骤3制备的烧结体进行机械破碎,热喷涂复合粉末的的粒度为 45-125 μ m。步骤5 将步骤4制备的粉末分级。步骤6 用X射线衍射仪分析由步骤5得到粉末的相组成(图1),该粉末由ISiO5 和 Y2Si2O7 组成。本实施例中,Y2Si2O7 占 40wt%, Y2SiO5 占 60wt%o步骤7 对步骤5得到的粉末进行流动性和松装密度测定,该粉末的流动性为 43s/50g,松装密度为 2. 2g/cm3。应用例将本实施例的硅酸钇热喷涂复合粉末喷涂于C/C-SiC复合材料表面,制备抗高温氧化涂层,涂层厚度为15 μ m,ASi2O7热膨胀系数为3. 9 X KT6IT1, C/C-SiC复合材料的热膨胀系数为1. 1 XlO-6A, ISi2O7与基体材料之间具有良好的热膨胀系数匹配,不易剥落。 Y2SiO5具有低的氧气渗透能力和低的热导率,Y2SiO5的氧渗透率10,1 /(ms),Y2SiO5的热导率约为1. 5ff/m · K,具有优异的高温抗氧化性能。本实施例中,硅酸钇复合材料充分发挥各相特点与优势,使综合物理和化学特性达到优异的抗高温氧化使用要求。实施例2 步骤1 将25wt %的SW2和75wt %的^O3粉末在混料器中混合22h,原材料粒度为< 25 μ m,Y2O3 < 15 μ m。步骤2 将步骤1制备的混合粉末在800kPa下预压成型。
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步骤3 将步骤2制备的粉末在1600°C空气中烧结证。步骤4:将步骤3制备的烧结体进行机械破碎,热喷涂复合粉末的的粒度为 45-125 μ m。步骤5 将步骤4制备的粉末分级。步骤6 用X射线衍射仪分析由步骤5得到粉末的相组成(图2),该粉末由ISiO5 和 Y2Si2O7 组成。本实施例中,Y2Si2O7 占 45wt%, Y2SiO5 占 55wt%0步骤7 对步骤5得到的粉末进行流动性和松装密度测定,该粉末的流动性为 45s/50g,松装密度为 2. 3g/cm3。应用例将本实施例的硅酸钇热喷涂复合粉末喷涂于C/C-SiC复合材料表面,制备抗高温氧化涂层,涂层厚度为20 μ m,ASi2O7热膨胀系数为3. gXK^IT1,C/C-SiC复合材料表面的热膨胀系数为1. 1 XlO-6A, Y2Si2O7与基体材料之间具有良好的热膨胀系数匹配,不易剥落。ISiO5具有低的氧气渗透能力和低的热导率,ISiO5氧渗透率dOJkg/Ons),热导率约为1. 5ff/m · K,具有优异的高温抗氧化性能。本实施例中,硅酸钇复合材料充分发挥各相特点与优势,使综合物理和化学特性达到优异的抗高温氧化使用要求。实施例3 步骤1 将23wt %的SW2和了了衬%的^O3粉末在混料器中混合Mh,原材料粒度为< 25 μ m,Y2O3 < 15 μ m。步骤2 将步骤1制备的混合粉末在600kPa下预压成型。步骤3 将步骤2制备的粉末在1500°C空气中烧结他。步骤4:将步骤3制备的烧结体进行机械破碎,热喷涂复合粉末的的粒度为 45-125 μ m。步骤5 将步骤4制备的粉末分级。步骤6 用X射线衍射仪分析由步骤5得到粉末的相组成(图3),该粉末由ISiO5 和 Y2Si2O7 组成。本实施例中,Y2Si2O7 占 40wt%, Y2SiO5 占 60wt%o步骤7 对步骤5得到的粉末进行流动性和松装密度测定,该粉末的流动性为 50s/50g,松装密度为 2. 5g/cm3。应用例将本实施例的硅酸钇热喷涂复合粉末喷涂于C/C-SiC复合材料表面,制备抗高温氧化涂层,涂层厚度为18 μ m,ASPO7热膨胀系数为3. gXK^IT1,C/C-SiC复合材料表面的热膨胀系数为1. 1 XlO-6A, Y2Si2O7与基体材料之间具有良好的热膨胀系数匹配,不易剥落。^SiO5具有低的氧气渗透能力和低的热导率,^SiO5氧渗透率dOJkg/Ons),热导率约为1. 5ff/m · K,具有优异的高温抗氧化性能。本实施例中,硅酸钇复合材料充分发挥各相特点与优势,使综合物理和化学特性达到优异的抗高温氧化使用要求。
权利要求
1.一种硅酸钇热喷涂复合粉末,其特征在于,该热喷涂复合粉末的成分为ISiO5和 Y2Si2O7, Y2Si2O7 占 40-45wt%,ISiO5 占 60_55wt%。
2.按照权利要求1所述的硅酸钇热喷涂复合粉末的制备方法,其特征在于,制备该热喷涂复合粉末的原材料为SW2和AO3,按重量百分比计,SW2 =23-27%, Y2O3 :73-77%,原材料粒度为=SiO2 < 25 μ m,Y2O3 :< 15 μ m ;将SiO2和Y2O3粉末在混料器中均勻混合20_24h, 然后将混合粉末在600-800kPa下预压成型,在1500-1700°C空气中烧结4_6h,最后进行机械破碎和筛分。
3.按照权利要求2所述的硅酸钇热喷涂复合粉末的制备方法,其特征在于,该热喷涂复合粉末的粒度为45-125 μ m。
4.按照权利要求2所述的硅酸钇热喷涂复合粉末的制备方法,其特征在于,该热喷涂复合粉末的流动性为< 55s/50g,松装密度为1. 5-3. Og/cm3。
全文摘要
本发明涉及热喷涂涂层材料领域,具体为一种硅酸钇热喷涂复合粉末及其制备方法。制备该热喷涂复合粉末的原材料为SiO2和Y2O3,按重量百分比计,SiO223-27%;Y2O373-77%,原材料粒度为SiO2<25μm,Y2O3<15μm。制备该热喷涂复合粉末的方法为将SiO2和Y2O3粉末在混料器中均匀混合20-24h,然后将混合粉末在600-800kPa下预压成型,在1500-1700℃空气中烧结4-6h,最后进行机械破碎和筛分。该热喷涂复合粉末的成分为Y2SiO5和Y2Si2O7,粒度为45-125μm,流动性为≤55s/50g,松装密度为1.5-3.0g/cm3。由该粉末制备的涂层可有效提高C/C-SiC复合材料表面的抗高温氧化性能,具有重要的应用价值,可以解决材料的高温氧化问题。
文档编号C04B35/505GK102560321SQ20121001615
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者侯万良, 常新春, 张春智, 张甲, 徐娜, 栾胜家 申请人:中国科学院金属研究所
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