一種具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法與流程
1.本發(fā)明是一種具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法，屬于高溫防護(hù)涂層制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
2.為了滿足推重比12等高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口溫度不斷提高，渦輪部件材料服役環(huán)境越來越惡劣，必須采用熱障涂層(tbcs)進(jìn)行防護(hù)。通過熱障涂層的使用，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口溫度理論上提高100℃～300℃，減少冷卻空氣和燃油消耗，發(fā)動(dòng)機(jī)整體功率約提高20％。渦輪葉片等熱端部件的服役溫度直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和壽命，準(zhǔn)確測量帶熱障涂層葉片的界面溫度分布和涂層的隔熱效果對于先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)及熱障涂層研制至關(guān)重要。涂層隔熱效果是渦輪葉片冷卻設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。服役環(huán)境下熱障涂層的真實(shí)隔熱效果是渦輪葉片冷卻設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，決定了渦輪葉片高溫合金的工作溫度，進(jìn)而決定葉片疲勞和持久壽命。
3.目前，熱障涂層隔熱效果的測量一般采用冷效法。首先在葉片表面開槽，然后將鎧裝熱電偶埋入槽中并涂覆涂層，最后通過埋入的熱電偶測量葉片基體表面溫度，通過涂層涂覆前后的溫差得出熱障涂層的隔熱效果。該方法為接觸式測量，應(yīng)用中存在明顯不足：受限于開槽埋偶數(shù)量、熱電偶與葉片基體的接觸狀態(tài)、熱電偶經(jīng)涂層高溫工藝過程后的校準(zhǔn)狀態(tài)變化等因素的影響，測試結(jié)果往往存在很大誤差，并且單根熱電偶只能提供單點(diǎn)溫度值，空間分辨率十分有限；其次，接觸式熱電偶需要引線來傳輸信號，因此無法實(shí)現(xiàn)在渦輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)條件下的溫度測量；此外，冷效法都是在特定的試驗(yàn)臺架上進(jìn)行，無法真實(shí)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)工況，使得帶涂層葉片表面的換熱系數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)下的換熱系數(shù)存在較大差異。冷效法無法準(zhǔn)確測量帶涂層葉片的表面和界面溫度，導(dǎo)致熱障涂層的真實(shí)隔熱效果長期存在爭議，嚴(yán)重影響了渦輪葉片冷卻設(shè)計(jì)和熱障涂層壽命評估。
4.基于光子衰減壽命的磷光測溫技術(shù)是采用入射光激發(fā)感溫層產(chǎn)生出射光，利用出射光的熱淬滅效應(yīng)，通過光信號采集和光子壽命測量即可獲得所在位置的溫度，實(shí)現(xiàn)溫度分布和隔熱效果的動(dòng)態(tài)非接觸測量。感溫層采用經(jīng)典熱障涂層材料微量稀土摻雜改性、沉積于粘結(jié)層上，再正常沉積隔熱層，必要時(shí)再在隔熱層表面沉積感溫層。測試時(shí)既要求感溫層具有良好的光譜性能，又要求不影響原熱障涂層的熱物理性能和壽命，實(shí)現(xiàn)功能復(fù)合。
5.與其它涂層的制備技術(shù)相比，電子束物理氣相沉積(eb-pvd)技術(shù)具有以下優(yōu)勢：1)柱狀晶結(jié)構(gòu)使eb-pvd法涂層具有更高的應(yīng)變?nèi)菹蓿繉拥臒嵫h(huán)壽命更長；2)涂層更致密，抗氧化和熱腐蝕性能更好；3)涂層的界面以化學(xué)鍵結(jié)合為主，結(jié)合力顯著增強(qiáng)；4)表面光潔度更高，不封堵葉片的冷卻氣體通道，有利于保持葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性能；5)需要控制的涂層制備工藝參數(shù)較少，而且通過改變工藝參數(shù)還可以控制陶瓷涂層的結(jié)構(gòu)。由于具有以上優(yōu)勢，目前在惡劣環(huán)境下工作的熱端部件，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作葉片上的熱障涂層均采用eb-pvd技術(shù)制備。eb-pvd技術(shù)代表了未來更高性能涂層制備技術(shù)的發(fā)展方向，各主要工業(yè)國家都在競相開展對該技術(shù)的研究。
6.國內(nèi)針對磷光測溫及隔熱復(fù)合功能熱障涂層的工藝技術(shù)，主要是采用等離子噴涂和溶膠-凝膠法兩種工藝技術(shù)。這兩種方法難以滿足高溫條件下熱障涂層結(jié)合強(qiáng)度和柱狀晶顯微組織的需求，并且這兩種工藝制備出的涂層抗剝落壽命較短。磷光測溫要求界面感溫層具有較好的出射光光譜強(qiáng)度等光譜性能，而且熱障涂層還不能因增加的感溫層而影響其服役壽命，因此其界面狀態(tài)至關(guān)重要。國內(nèi)外傳統(tǒng)的磷光測溫及隔熱復(fù)合功能熱障涂層制備方法僅考慮實(shí)現(xiàn)測溫功能，未考慮界面混合層和結(jié)合強(qiáng)度，服役后因界面結(jié)合弱隔熱層會(huì)發(fā)生早期剝落。另外，磷光測溫及隔熱復(fù)合功能熱障涂層是有高溫合金基底、金屬粘結(jié)層、感溫層、隔熱層組成的多層系統(tǒng)，由于熱膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致其在制備過程中存在較大的應(yīng)力，需在工藝上盡可能減小涂層系統(tǒng)的內(nèi)應(yīng)力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
7.本發(fā)明正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)狀況而設(shè)計(jì)提供了一種具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法，其目的是采用電子束物理氣相沉積工藝制備具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層，使之既具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能，又具有優(yōu)異抗熱循環(huán)性能。
8.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
9.本發(fā)明技術(shù)方案所述的具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法是采用電子束物理氣相沉積工藝，在鎳基高溫合金表面制備磷光測溫感溫層，然后在磷光測溫感溫層上制備具有隔熱功能的ysz隔熱層，其中：
10.制備磷光測溫感溫層的固體原料為：y2o3:eu靶材，靶材中eu2o3的摩爾百分?jǐn)?shù)為2％，y2o3的摩爾百分?jǐn)?shù)為98％，靶材純度大于99％；
11.制備ysz隔熱層的ysz靶材的固體原料為：6～8wt.％y2o3部分穩(wěn)定的zro2靶材；
12.在制備具有隔熱功能的ysz隔熱層之前，將工件置于y2o3:eu靶材和ysz靶材的混合蒸汽內(nèi)，對工件進(jìn)行2min～4min的共同沉積形成界面混合層，共同沉積結(jié)束后，再將工件置于ysz靶材的蒸汽內(nèi)進(jìn)行ysz隔熱層的沉積。
13.在實(shí)施中，該制備方法包括對鎳基高溫合金的前處理，該前處理的過程是采用1000目的砂紙預(yù)磨清除高溫合金表面的殘余物，之后采用水吹砂機(jī)進(jìn)行水吹砂處理除去高溫合金表面的氧化皮，砂粒粒徑125μm以下，工作壓力0.1mpa，水吹砂后，用自來水沖洗、去離子水浸泡、酒精脫水，吹干。
14.在實(shí)施中，該制備方法包括在鎳基高溫合金表面制備磷光測溫感溫層之前，在鎳基高溫合金表面制備金屬粘結(jié)層，其工藝過程是將鎳基高溫合金工件裝入卡具，放入真空電弧度設(shè)備并抽真空，真空度需達(dá)到1
×
10-2
pa，沉積nicocralyhf金屬粘結(jié)層，其沉積工藝參數(shù)為：電弧電流650a、電弧電壓30v，工件偏壓為10v，工件偏流為10a，沉積時(shí)間100min，涂層厚度20μm～30μm。
15.進(jìn)一步，沉積nicocralyhf金屬粘結(jié)層的nicocralyhf金屬靶材的純度大于99％。
16.本發(fā)明技術(shù)方案所述的具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法的工藝過程及工藝參數(shù)為：對工件進(jìn)行預(yù)加熱后放置于y2o3:eu靶材正上方，打開y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束，將電流穩(wěn)定在0.3a～0.7a沉積磷光測溫感溫層至規(guī)定感溫層厚度后，y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束不關(guān)閉，同時(shí)打開ysz靶材蒸發(fā)電子束將電流穩(wěn)定至1.4a～1.6a，隨
后將工件推進(jìn)至y2o3:eu和ysz靶材之間的中心正上方位置，在兩種靶材混合蒸汽下對工件共同沉積2min～4min以制備界面混合層，共同沉積結(jié)束后，將工件推進(jìn)至ysz靶材正上方進(jìn)行ysz隔熱層沉積，關(guān)閉y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束，ysz靶材蒸發(fā)電子束電流持續(xù)穩(wěn)定在1.4a～1.6a沉積ysz隔熱層至規(guī)定隔熱層厚度后，加熱電子束繼續(xù)開啟并保持1h關(guān)閉，然后工件在沉積室緩慢冷卻1h～3h后取出。
17.進(jìn)一步，制備界面混合層時(shí)，兩種靶材混合蒸汽下對工件共同沉積的時(shí)間為2min，該過程中，y2o3:eu靶材的蒸發(fā)電子束流0.3a，ysz靶材的蒸發(fā)電子束流1.4a。
18.進(jìn)一步，制備界面混合層時(shí)，兩種靶材混合蒸汽下對工件共同沉積的時(shí)間為3min，該過程中，y2o3:eu靶材的蒸發(fā)電子束流0.5a，ysz靶材的蒸發(fā)電子束流1.5a。
19.進(jìn)一步，制備界面混合層時(shí)，兩種靶材混合蒸汽下對工件共同沉積的時(shí)間為4min，該過程中，y2o3:eu靶材的蒸發(fā)電子束流0.7a，ysz靶材的蒸發(fā)電子束流1.6a。
20.以下分析本發(fā)明技術(shù)方案具有的特點(diǎn)及有益效果：
21.1、從沉積y2o3:eu的磷光測溫感溫層過渡到y(tǒng)sz隔熱層的過程中，將工件置于y2o3:eu靶材和ysz靶材的混合蒸汽內(nèi)，對工件進(jìn)行共同沉積，通過控制工件位置、蒸發(fā)電子束流和沉積時(shí)間，可以形成成分和組織呈梯度漸變的界面混合層，這樣不僅保證磷光測溫感溫層具有良好的光譜性能，而且有利于提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度和抗熱循環(huán)性能；
22.傳統(tǒng)的制備磷光測溫及隔熱復(fù)合功能熱障涂層的方法中，一種方法是在即將沉積完感溫層后，立即將工件推進(jìn)至隔熱層靶材正上方沉積隔熱層；另一種方法是沉積完感溫層后，不立即關(guān)閉沉積感溫層的蒸發(fā)電子束，而是將工件推進(jìn)至隔熱層靶材正上方沉積ysz隔熱層，一段時(shí)間后再關(guān)閉沉積感溫層的蒸發(fā)電子束。前一種方法由于沒有形成混合蒸汽，因此無界面混合層的形成，后一種方法雖然形成了混合蒸汽，但由于混合蒸汽無法到達(dá)工件正下方，因此也無法形成界面混合層。以上兩種現(xiàn)有方法制備的磷光測溫及隔熱復(fù)合功能熱障涂層僅能滿足短時(shí)測溫的需求，由于感溫層和隔熱層的界面為弱界面，服役一段時(shí)間后因冷熱循環(huán)容易發(fā)生界面分層，導(dǎo)致隔熱層剝落；
23.與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明提出了界面混合層的制備要求，其工藝是將工件推進(jìn)至y2o3:eu靶材和ysz靶材之間的中心正上方，這時(shí)工件正好位于兩種靶材混合蒸汽的正上方，因此可以形成很好的界面混合層，該方法制備的磷光測溫及隔熱復(fù)合功能熱障涂層除具有較好的光譜性能以滿足磷光測溫的要求外，由于磷光測溫感溫層和ysz隔熱層的界面成分和組織漸變，從而使整體涂層具有優(yōu)異的抗熱循環(huán)性能，可解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片熱障涂層長時(shí)在線測溫及隔熱效果測試的瓶頸問題。
24.2、在ysz隔熱層沉積完成后，要求加熱電子束繼續(xù)開啟1h再關(guān)閉，工件在沉積室緩慢冷卻1h～3h后取出，該技術(shù)措施是針對發(fā)明技術(shù)方案中增加的界面混合層而提出，傳統(tǒng)工藝方法在涂層沉積完成后，一般立即關(guān)閉加熱電子束，工件從沉積室取出自然冷卻，因而涂層內(nèi)部存在較大的殘余應(yīng)力，而本發(fā)明技術(shù)方案提出的該項(xiàng)措施，可以起到緩解涂層內(nèi)應(yīng)力、降低涂層殘余應(yīng)力的作用，進(jìn)一步提高涂層的抗熱循環(huán)性能；
25.3、基于y2o3:eu靶材和ysz靶材的熔點(diǎn)差異，制備磷光測溫感溫層時(shí)采用較低的電子束流，制備ysz隔熱層時(shí)采用較高的電子束流，該項(xiàng)技術(shù)措施可以保證靶材熔池穩(wěn)定，不產(chǎn)生飛濺，從而保證熱障涂層的組織結(jié)構(gòu)和性能。
具體實(shí)施方式
26.以下將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳述：
27.以下實(shí)施例中所述制備金屬粘結(jié)層的固體原料為nicocralyhf金屬靶材，純度大于99％。制備金屬粘結(jié)層的設(shè)備為真空電弧度沉積設(shè)備。所述金屬粘結(jié)層為鎳基高溫合金表面的金屬過渡層，介于高溫合金和磷光測溫感溫層中間。
28.以下實(shí)施例中所述的制備具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能熱障涂層的設(shè)備為電子束物理氣相沉積設(shè)備。
29.制備磷光測溫感溫層的固體原料為：y2o3:eu靶材，靶材中eu2o3的摩爾百分?jǐn)?shù)為2％，y2o3的摩爾百分?jǐn)?shù)為98％，靶材純度大于99％。
30.制備ysz隔熱層的ysz靶材的固體原料為：6～8wt.％y2o3部分穩(wěn)定的zro2靶材。
31.實(shí)施例1：
32.采用本發(fā)明技術(shù)方案所述的制備具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層方法的步驟如下：
33.步驟一、鎳基高溫合金前處理：采用1000目的砂紙預(yù)磨清除高溫合金表面的殘余物；在清洗前采用水吹砂機(jī)進(jìn)行水吹砂處理除去高溫合金表面的氧化皮，砂粒125μm以下，工作壓力0.1mpa；水吹砂后，用自來水沖洗、去離子水浸泡、酒精脫水，吹干；
34.步驟二、制備金屬粘結(jié)層：將鎳基高溫合金工件裝入卡具，放入真空電弧度設(shè)備并抽真空，真空度需達(dá)到1
×
10-2
pa，制備nicocralyhf金屬粘結(jié)層的沉積工藝參數(shù)為：電弧電流650a、電弧電壓30v，工件偏壓為10v，工件偏流為10a，沉積時(shí)間100min，涂層厚度20μm～30μm；
35.步驟三、制備陶瓷熱障涂層：將鎳基高溫合金工件裝入卡具，首先對工件進(jìn)行預(yù)加熱，充分加熱后將工件放置于y2o3:eu靶材正上方，打開y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束將電流穩(wěn)定在0.3a沉積至規(guī)定感溫層厚度。感溫層沉積完成后y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束不要關(guān)閉，同時(shí)打開ysz靶材蒸發(fā)電子束將電流穩(wěn)定至1.4a，隨后將工件推進(jìn)至y2o3:eu和ysz靶材中心線正上方位置，在兩種靶材混合蒸汽下對工件共同沉積2min。共同沉積結(jié)束后，將工件推進(jìn)至ysz靶材正上方進(jìn)行隔熱層沉積，關(guān)閉y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束，ysz靶材蒸發(fā)電子束電流持續(xù)穩(wěn)定在1.4a沉積至規(guī)定隔熱層厚度。在ysz隔熱層沉積完成后，加熱電子束繼續(xù)開啟1h后關(guān)閉，然后工件在沉積室緩慢冷卻1h后取出。
36.實(shí)施例2：
37.采用本發(fā)明技術(shù)方案所述的制備具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層方法的步驟如下：
38.步驟一、鎳基高溫合金前處理：采用1000目的砂紙預(yù)磨清除高溫合金表面的殘余物；在清洗前采用水吹砂機(jī)進(jìn)行水吹砂處理除去高溫合金表面的氧化皮，砂粒125μm以下，工作壓力0.1mpa；水吹砂后，用自來水沖洗、去離子水浸泡、酒精脫水，吹干；
39.步驟二、制備金屬粘結(jié)層：將鎳基高溫合金工件裝入專用卡具，放入真空電弧度設(shè)備并抽真空，真空度需達(dá)到1
×
10-2
pa，制備nicocralyhf金屬粘結(jié)層的沉積工藝參數(shù)為：電弧電流650a、電弧電壓30v，工件偏壓為10v，工件偏流為10a，沉積時(shí)間100min，涂層厚度20μm～30μm；
40.步驟三、制備陶瓷熱障涂層：將鎳基高溫合金工件裝入卡具，首先對工件進(jìn)行預(yù)加
熱，充分加熱后將工件放置于y2o3:eu靶材正上方，打開y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束將電流穩(wěn)定在0.5a沉積至規(guī)定感溫層厚度。感溫層沉積完成后y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束不要關(guān)閉，同時(shí)打開ysz靶材蒸發(fā)電子束將電流穩(wěn)定至1.5a，隨后將工件推進(jìn)至y2o3:eu和ysz靶材中心線正上方位置，在兩種靶材混合蒸汽下對工件共同沉積3min。共同沉積結(jié)束后，將工件推進(jìn)至ysz靶材正上方進(jìn)行隔熱層沉積，關(guān)閉y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束，ysz靶材蒸發(fā)電子束電流持續(xù)穩(wěn)定在1.5a沉積至規(guī)定隔熱層厚度。在ysz隔熱層沉積完成后，加熱電子束繼續(xù)開啟1h后關(guān)閉，然后工件在沉積室緩慢冷卻2h后取出。
41.實(shí)施例3：
42.采用本發(fā)明技術(shù)方案所述的制備具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層方法的步驟如下：
43.步驟一、鎳基高溫合金前處理：采用1000目的砂紙預(yù)磨清除高溫合金表面的殘余物；在清洗前采用水吹砂機(jī)進(jìn)行水吹砂處理除去高溫合金表面的氧化皮，砂粒125μm以下，工作壓力0.1mpa；水吹砂后，用自來水沖洗、去離子水浸泡、酒精脫水，吹干；
44.步驟二、制備金屬粘結(jié)層：將鎳基高溫合金工件裝入專用卡具，放入真空電弧度設(shè)備并抽真空，真空度需達(dá)到1
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10-2
pa，制備nicocralyhf金屬粘結(jié)層的沉積工藝參數(shù)為：電弧電流650a、電弧電壓30v，工件偏壓為10v，工件偏流為10a，沉積時(shí)間100min，涂層厚度20μm～30μm；
45.步驟三、制備陶瓷熱障涂層：將鎳基高溫合金工件裝入卡具，首先對工件進(jìn)行預(yù)加熱，充分加熱后將工件放置于y2o3:eu靶材正上方，打開y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束將電流穩(wěn)定在0.5a沉積至規(guī)定感溫層厚度。感溫層沉積完成后y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束不要關(guān)閉，同時(shí)打開ysz靶材蒸發(fā)電子束將電流穩(wěn)定至1.6a，隨后將工件推進(jìn)至y2o3:eu和ysz靶材中心線正上方位置，在兩種靶材混合蒸汽下對工件共同沉積4min。共同沉積結(jié)束后，將工件推進(jìn)至ysz靶材正上方進(jìn)行隔熱層沉積，關(guān)閉y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束，ysz靶材蒸發(fā)電子束電流持續(xù)穩(wěn)定在1.6a沉積至規(guī)定隔熱層厚度。在ysz隔熱層沉積完成后，加熱電子束繼續(xù)開啟1h后關(guān)閉，然后工件在沉積室緩慢冷卻3h后取出。
46.本發(fā)明技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠在鎳基高溫合金表面采用電子束物理氣相沉積工藝實(shí)現(xiàn)具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能熱障涂層的涂覆，該熱障涂層具有較好的光譜性能，滿足磷光測溫的要求，而且，感溫層與隔熱層的界面成分和組織漸變，從而涂層具有優(yōu)異的抗熱循環(huán)性能，可解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片熱障涂層長時(shí)在線測溫及隔熱效果測試的瓶頸問題。
技術(shù)特征：
1.一種具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法，其特征在于：該方法是采用電子束物理氣相沉積工藝，在鎳基高溫合金表面制備磷光測溫感溫層，然后在磷光測溫感溫層上制備具有隔熱功能的ysz隔熱層，其中：制備磷光測溫感溫層的固體原料為：y2o3:eu靶材，靶材中eu2o3的摩爾百分?jǐn)?shù)為2％，y2o3的摩爾百分?jǐn)?shù)為98％，靶材純度大于99％；制備ysz隔熱層的ysz靶材的固體原料為：6～8wt.％y2o3部分穩(wěn)定的zro2靶材；在制備具有隔熱功能的ysz隔熱層之前，將工件置于y2o3:eu靶材和ysz靶材的混合蒸汽內(nèi)，對工件進(jìn)行2min～4min的共同沉積形成界面混合層，共同沉積結(jié)束后，再將工件置于ysz靶材的蒸汽內(nèi)進(jìn)行ysz隔熱層的沉積。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法，其特征在于：該制備方法包括對鎳基高溫合金的前處理，該前處理的過程是采用1000目的砂紙預(yù)磨清除高溫合金表面的殘余物，之后采用水吹砂機(jī)進(jìn)行水吹砂處理除去高溫合金表面的氧化皮，砂粒粒徑125μm以下，工作壓力0.1mpa，水吹砂后，用自來水沖洗、去離子水浸泡、酒精脫水，吹干。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法，其特征在于：該制備方法包括在鎳基高溫合金表面制備磷光測溫感溫層之前，在鎳基高溫合金表面制備金屬粘結(jié)層，其工藝過程是將鎳基高溫合金工件裝入卡具，放入真空電弧度設(shè)備并抽真空，真空度需達(dá)到1
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pa，沉積nicocralyhf金屬粘結(jié)層，其沉積工藝參數(shù)為：電弧電流650a、電弧電壓30v，工件偏壓為10v，工件偏流為10a，沉積時(shí)間100min，涂層厚度20μm～30μm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法，其特征在于：沉積nicocralyhf金屬粘結(jié)層的nicocralyhf金屬靶材的純度大于99％。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法，其特征在于：該制備方法的工藝過程及工藝參數(shù)為：對工件進(jìn)行預(yù)加熱后放置于y2o3:eu靶材正上方，打開y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束，將電流穩(wěn)定在0.3a～0.7a沉積磷光測溫感溫層至規(guī)定感溫層厚度后，y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束不關(guān)閉，同時(shí)打開ysz靶材蒸發(fā)電子束將電流穩(wěn)定至1.4a～1.6a，隨后將工件推進(jìn)至y2o3:eu和ysz靶材之間的中心正上方位置，在兩種靶材混合蒸汽下對工件共同沉積2min～4min以制備界面混合層，共同沉積結(jié)束后，將工件推進(jìn)至ysz靶材正上方進(jìn)行ysz隔熱層沉積，關(guān)閉y2o3:eu靶材蒸發(fā)電子束，ysz靶材蒸發(fā)電子束電流持續(xù)穩(wěn)定在1.4a～1.6a沉積ysz隔熱層至規(guī)定隔熱層厚度后，加熱電子束繼續(xù)開啟并保持1h關(guān)閉，然后工件在沉積室緩慢冷卻1h～3h后取出。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法，其特征在于：制備界面混合層時(shí)，兩種靶材混合蒸汽下對工件共同沉積的時(shí)間為2min，該過程中，y2o3:eu靶材的蒸發(fā)電子束流0.3a，ysz靶材的蒸發(fā)電子束流1.4a。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法，其特征在于：制備界面混合層時(shí)，兩種靶材混合蒸汽下對工件共同沉積的時(shí)間為3min，該過程中，y2o3:eu靶材的蒸發(fā)電子束流0.5a，ysz靶材的蒸發(fā)電子束流1.5a。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法，其特征在于：制備界面混合層時(shí)，兩種靶材混合蒸汽下對工件共同沉積的時(shí)間為4min，該過程
中，y2o3:eu靶材的蒸發(fā)電子束流0.7a，ysz靶材的蒸發(fā)電子束流1.6a。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明是一種具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層的制備方法，該方法是采用電子束物理氣相沉積工藝，在鎳基高溫合金表面制備具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能的熱障涂層，該方法通過控制工件位置、蒸發(fā)電子束流、沉積時(shí)間制備出界面混合層，以及控制沉積后的冷卻過程等因素，在高溫合金表面上制備出既具有磷光測溫及隔熱復(fù)合功能、又具有優(yōu)異抗熱循環(huán)性能的熱障涂層。該磷光測溫及隔熱復(fù)合功能熱障涂層具有較好的光譜性能，滿足磷光測溫的要求，而且，感溫層與隔熱層的界面成分和組織漸變，從而涂層具有優(yōu)異的抗熱循環(huán)性能，可解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片熱障涂層長時(shí)在線測溫及隔熱效果測試的瓶頸問題。試的瓶頸問題。
