專利名稱：一種硅酸釔熱噴涂復合粉末及其制備方法
技術領域：
本發明涉及熱噴涂涂層材料領域，具體為一種硅酸釔熱噴涂復合粉末及其制備方法。
背景技術：
隨著飛行速度的提高，發動機的工作溫度不斷提高，例如前緣溫度可達2100K，燃燒室內通道溫度將超過3000K，這大大超過了現有高溫合金所能承受的溫度范圍。從材料的比強度和工作溫度來看，C/C復合材料是勝任超高溫工作的理想材料。但是C/C復合材料的優異高溫性能，只有在沒有氧氣的情況下才能得到保持。氧氣對其性能影響非常顯著， 在溫度高于370°C時開始發生氧化反應，生成CO和CO2,當溫度高于500°C時氧化反應加劇。 因此，防氧化成為C/C復合材料應用的關鍵前提。C/C復合材料表面制備抗高溫氧化涂層， 其本質是利用高溫涂層隔離氧和C/C基體來達到防氧化的目的。隨著服役環境苛刻程度的增加，已有的抗高溫氧化涂層已不能滿足使用要求，因此研究新型涂層，提高抗氧化能力， 滿足特殊苛刻環境使用要求，具有重要應用價值。
發明內容
本發明的目的在于提供一種硅酸釔熱噴涂復合粉末及其制備方法，由該熱噴涂粉末制備的涂層抗氧化性能優異，可以解決材料的高溫氧化問題。本發明的技術方案如下一種硅酸釔熱噴涂復合粉末，熱噴涂復合粉末的成分為ISiO5和ISi2O7，Y2Si2O7 占 40-45wt%，ISiO5 占 60-55wt%。所述硅酸釔熱噴涂復合粉末的制備方法，制備該熱噴涂復合粉末的原材料為SiO2 和 Y2O3，按重量百分比計，SiO2 :23-27% ；Y2O3 :73-77%，原材料粒度為=SiO2 < 25 μ m, Y2O3 < 15 μ m。將SW2和1 粉末在混料器中均勻混合20-24h，然后將混合粉末在600_800kPa 下預壓成型，在1500-170(TC空氣中燒結4-6h，最后進行機械破碎和篩分。本發明中，原料S^2和IO3經過燒結發生固態相變過程，形成熱噴涂復合粉末，其成分為ASiO5和ASi207。本發明中，熱噴涂復合粉末的的粒度為45_125μπι。本發明中，熱噴涂復合粉末的流動性為< 55s/50g，松裝密度為1. 5-3. Og/cm3。本發明的有益效果是1、本發明硅酸釔熱噴涂復合粉末中，^Si2O7與基體材料之間具有良好的熱膨脹系數匹配，不易剝落。ISiO5具有低的氧氣滲透能力和低的熱導率，具有優異的高溫抗氧化性能。本發明中硅酸釔復合材料充分發揮各相特點與優勢，使綜合物理和化學特性達到優異的抗高溫氧化使用要求。2、由本發明粉末制備的涂層可有效提高C/C-SiC這種材料的抗高溫氧化性能，具有重要的應用價值。
圖1為實施例1中復合粉末的XRD衍射圖。圖2為實施例2中復合粉末的XRD衍射圖。圖3為實施例3中復合粉末的XRD衍射圖。
具體實施例方式本發明硅酸釔熱噴涂復合粉末的制備方法，包括如下步驟步驟1 將SW2和1 粉末在混料器中均勻混合20_24h。步驟2 將步驟1制備的混合粉末在600_800kPa下預壓成型。步驟3 將步驟2制備的粉末在1500-1700°C空氣中燒結4H步驟4 將步驟3制備的燒結體進行機械破碎。步驟5 將步驟4制備的粉末分級。步驟6 用X射線衍射儀分析由步驟5得到粉末的相組成。步驟7 對步驟5得到的粉末進行流動性和松裝密度測定。實施例1 步驟1 將25wt %的SW2和75wt %的^O3粉末在混料器中均勻混合20h，原材料粒度為:Si02 < 25 μ m，Y2O3 < 15 μ m。步驟2 將步驟1制備的混合粉末在700kPa下預壓成型。步驟3 將步驟2制備的粉末在1600°C空氣中燒結4h。步驟4:將步驟3制備的燒結體進行機械破碎，熱噴涂復合粉末的的粒度為 45-125 μ m。步驟5 將步驟4制備的粉末分級。步驟6 用X射線衍射儀分析由步驟5得到粉末的相組成(圖1)，該粉末由ISiO5 和 Y2Si2O7 組成。本實施例中，Y2Si2O7 占 40wt%, Y2SiO5 占 60wt%o步驟7 對步驟5得到的粉末進行流動性和松裝密度測定，該粉末的流動性為 43s/50g，松裝密度為 2. 2g/cm3。應用例將本實施例的硅酸釔熱噴涂復合粉末噴涂于C/C-SiC復合材料表面，制備抗高溫氧化涂層，涂層厚度為15 μ m，ASi2O7熱膨脹系數為3. 9 X KT6IT1, C/C-SiC復合材料的熱膨脹系數為1. 1 XlO-6A, ISi2O7與基體材料之間具有良好的熱膨脹系數匹配，不易剝落。 Y2SiO5具有低的氧氣滲透能力和低的熱導率，Y2SiO5的氧滲透率10,1 /(ms)，Y2SiO5的熱導率約為1. 5ff/m · K，具有優異的高溫抗氧化性能。本實施例中，硅酸釔復合材料充分發揮各相特點與優勢，使綜合物理和化學特性達到優異的抗高溫氧化使用要求。實施例2 步驟1 將25wt %的SW2和75wt %的^O3粉末在混料器中混合22h，原材料粒度為< 25 μ m，Y2O3 < 15 μ m。步驟2 將步驟1制備的混合粉末在800kPa下預壓成型。
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步驟3 將步驟2制備的粉末在1600°C空氣中燒結證。步驟4:將步驟3制備的燒結體進行機械破碎，熱噴涂復合粉末的的粒度為 45-125 μ m。步驟5 將步驟4制備的粉末分級。步驟6 用X射線衍射儀分析由步驟5得到粉末的相組成(圖2)，該粉末由ISiO5 和 Y2Si2O7 組成。本實施例中，Y2Si2O7 占 45wt%, Y2SiO5 占 55wt%0步驟7 對步驟5得到的粉末進行流動性和松裝密度測定，該粉末的流動性為 45s/50g，松裝密度為 2. 3g/cm3。應用例將本實施例的硅酸釔熱噴涂復合粉末噴涂于C/C-SiC復合材料表面，制備抗高溫氧化涂層，涂層厚度為20 μ m，ASi2O7熱膨脹系數為3. gXK^IT1，C/C-SiC復合材料表面的熱膨脹系數為1. 1 XlO-6A, Y2Si2O7與基體材料之間具有良好的熱膨脹系數匹配，不易剝落。ISiO5具有低的氧氣滲透能力和低的熱導率，ISiO5氧滲透率dOJkg/Ons)，熱導率約為1. 5ff/m · K，具有優異的高溫抗氧化性能。本實施例中，硅酸釔復合材料充分發揮各相特點與優勢，使綜合物理和化學特性達到優異的抗高溫氧化使用要求。實施例3 步驟1 將23wt %的SW2和了了襯%的^O3粉末在混料器中混合Mh，原材料粒度為< 25 μ m，Y2O3 < 15 μ m。步驟2 將步驟1制備的混合粉末在600kPa下預壓成型。步驟3 將步驟2制備的粉末在1500°C空氣中燒結他。步驟4:將步驟3制備的燒結體進行機械破碎，熱噴涂復合粉末的的粒度為 45-125 μ m。步驟5 將步驟4制備的粉末分級。步驟6 用X射線衍射儀分析由步驟5得到粉末的相組成(圖3)，該粉末由ISiO5 和 Y2Si2O7 組成。本實施例中，Y2Si2O7 占 40wt%, Y2SiO5 占 60wt%o步驟7 對步驟5得到的粉末進行流動性和松裝密度測定，該粉末的流動性為 50s/50g，松裝密度為 2. 5g/cm3。應用例將本實施例的硅酸釔熱噴涂復合粉末噴涂于C/C-SiC復合材料表面，制備抗高溫氧化涂層，涂層厚度為18 μ m，ASPO7熱膨脹系數為3. gXK^IT1，C/C-SiC復合材料表面的熱膨脹系數為1. 1 XlO-6A, Y2Si2O7與基體材料之間具有良好的熱膨脹系數匹配，不易剝落。^SiO5具有低的氧氣滲透能力和低的熱導率，^SiO5氧滲透率dOJkg/Ons)，熱導率約為1. 5ff/m · K，具有優異的高溫抗氧化性能。本實施例中，硅酸釔復合材料充分發揮各相特點與優勢，使綜合物理和化學特性達到優異的抗高溫氧化使用要求。
權利要求
1.一種硅酸釔熱噴涂復合粉末，其特征在于，該熱噴涂復合粉末的成分為ISiO5和 Y2Si2O7, Y2Si2O7 占 40-45wt%，ISiO5 占 60_55wt%。
2.按照權利要求1所述的硅酸釔熱噴涂復合粉末的制備方法，其特征在于，制備該熱噴涂復合粉末的原材料為SW2和AO3，按重量百分比計，SW2 =23-27%, Y2O3 :73-77%，原材料粒度為=SiO2 < 25 μ m，Y2O3 :< 15 μ m ；將SiO2和Y2O3粉末在混料器中均勻混合20_24h， 然后將混合粉末在600-800kPa下預壓成型，在1500-1700°C空氣中燒結4_6h，最后進行機械破碎和篩分。
3.按照權利要求2所述的硅酸釔熱噴涂復合粉末的制備方法，其特征在于，該熱噴涂復合粉末的粒度為45-125 μ m。
4.按照權利要求2所述的硅酸釔熱噴涂復合粉末的制備方法，其特征在于，該熱噴涂復合粉末的流動性為< 55s/50g，松裝密度為1. 5-3. Og/cm3。
全文摘要
本發明涉及熱噴涂涂層材料領域，具體為一種硅酸釔熱噴涂復合粉末及其制備方法。制備該熱噴涂復合粉末的原材料為SiO2和Y2O3，按重量百分比計，SiO223-27％；Y2O373-77％，原材料粒度為SiO2＜25μm，Y2O3＜15μm。制備該熱噴涂復合粉末的方法為將SiO2和Y2O3粉末在混料器中均勻混合20-24h，然后將混合粉末在600-800kPa下預壓成型，在1500-1700℃空氣中燒結4-6h，最后進行機械破碎和篩分。該熱噴涂復合粉末的成分為Y2SiO5和Y2Si2O7，粒度為45-125μm，流動性為≤55s/50g，松裝密度為1.5-3.0g/cm3。由該粉末制備的涂層可有效提高C/C-SiC復合材料表面的抗高溫氧化性能，具有重要的應用價值，可以解決材料的高溫氧化問題。
文檔編號C04B35/505GK102560321SQ20121001615
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者侯萬良, 常新春, 張春智, 張甲, 徐娜, 欒勝家 申請人:中國科學院金屬研究所