1.玻璃陶瓷复合热障涂层的设计模型,其特征在于,该涂层为单层或复层结构,每层涂层均以硅酸盐玻璃陶瓷(1)为主体,并在主体内分散有用于提高涂层材料韧性和热膨胀系数的金属(2)、用于提高涂层材料强度的陶瓷(3)和用于调控玻璃陶瓷形核析晶的氧化物(4)中的任意一种或两种以上,每层涂层材料中硅酸盐玻璃陶瓷(1)的质量百分含量均不小于60%。
2.根据权利要求1所述的玻璃陶瓷复合热障涂层的设计模型,其特征在于,所述陶瓷(3)包括YSZ或/和刚玉,所述氧化物(4)包括YSZ,所述金属(2)包括Ni3Al或/和Ni。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃陶瓷复合热障涂层的设计模型,其特征在于,所述硅酸盐玻璃陶瓷(1)的软化温度不低于1000℃。
4.利用如权利要求1或2所设计的模型制备具有单层结构的玻璃陶瓷复合热障涂层的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、对基体依次进行打磨、喷砂和脱脂处理;所述喷砂所采用的砂粒为刚玉砂或氧化锆砂,所述喷砂的压力为0.2MPa~0.4MPa;
步骤二、按涂层模型中各组分的设计成分称取原料粉末,然后将分散剂与所称取的原料粉末一起置于球磨机中球磨混合均匀,得到复合料浆;所述分散剂为无水乙醇,所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的10~30倍,其中体积的单位为mL,质量的单位为g;
步骤三、将步骤二中所述复合料浆预置于步骤一中脱脂处理后的基体表面,烘干后在基体表面得到预置层,然后将具有预置层的基体置于马弗炉中,先在升温速率为10℃/min~30℃/min的条件下升温至200℃~500℃保温30min~240min,然后在升温速率为5℃/min~15℃/min的条件下升温至1000℃~1200℃保温15min~60min,随后出炉空冷,最终在基体的表面得到厚度为120μm~1000μm且具有单层结构的玻璃陶瓷基复合热障涂层。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤二中所述原料粉末的粒径小于20μm。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤二中所述球磨机的转速为280r/min~340r/min,球磨混合的时间为30min~180min。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤三中采用浸涂或气动喷涂的方式将复合料浆预置于基体表面;所述气动喷涂的喷涂气压为0.2MPa~0.4MPa,喷涂距离为10cm~40cm。
8.一种利用如权利要求1或2所设计的模型制备具有复层结构的玻璃陶瓷复合热障涂层的方法,其特征在于,该涂层包括底釉层和设置于底釉层上的面釉层,该方法包括以下步骤:
步骤一、对基体依次进行打磨、喷砂和脱脂处理;所述喷砂所采用的砂粒为刚玉砂或氧化锆砂,所述喷砂的压力为0.2MPa~0.4MPa;
步骤二、按涂层模型的底釉层中各组分的设计成分称取原料粉末,然后将分散剂与所称取的原料粉末一起置于球磨机中球磨混合均匀,得到底釉复合料浆;所述分散剂为无水乙醇,所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的10~30倍,其中体积的单位为mL,质量的单位为g;所述球磨机的转速为280r/min~340r/min,球磨混合的时间为30min~180min;
步骤三、将步骤二中所述底釉复合料浆预置于步骤一中脱脂处理后的基体表面,烘干后在基体表面得到底釉预置层,然后将具有底釉预置层的基体置于马弗炉中,先在升温速率为10℃/min~30℃/min的条件下升温至200℃~500℃保温30min~60min,然后在升温速率为5℃/min~15℃/min的条件下升温至1000℃~1200℃保温15min~60min,随后出炉空冷,最终在基体的表面得到厚度为10μm~30μm的底釉层;
步骤四、按涂层模型的面釉层中各组分的设计成分称取原料粉末,然后将分散剂与所称取的原料粉末一起置于球磨机中球磨混合均匀,得到面釉复合料浆;所述分散剂为无水乙醇,所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的10~30倍,其中体积的单位为mL,质量的单位为g;所述球磨机的转速为280r/min~340r/min,球磨混合的时间为30min~180min;
步骤五、将步骤四中所述面釉复合料浆预置于步骤三中制备有底釉层的基体表面,烘干后在底釉层表面得到面釉预置层,然后将具有面釉预置层的基体置于马弗炉中,先在升温速率为10℃/min~30℃/min的条件下升温至200℃~500℃保温30min~240min,然后在升温速率为5℃/min~15℃/min的条件下升温至1000℃~1250℃保温15min~60min,随后出炉空冷,在底釉层的表面得到厚度为70μm~1000μm的面釉层,最终得到具有复层结构的玻璃陶瓷复合热障涂层。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤二和步骤四中所述原料粉末的粒径均小于20μm。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤三中采用浸涂或气动喷涂的方式将底釉复合料浆预置于基体表面,步骤五中采用浸涂或气动喷涂的方式将面釉复合料浆预置于底釉层表面;所述气动喷涂的喷涂气压为0.2MPa~0.4MPa,喷涂距离为10cm~40cm。