Mo-RE-MoSi2-M-陶瓷梯度结构热障涂层的研究

针对具有战略意义的新一代航空发动机的热障涂层，本项目研制抗氧化温度达1600℃以上的新型梯度结构的热障涂层：Mo-RE合金镀层-MoSi2-M复合镀层-陶瓷。采用电镀法、用Mo为原料、稀土化合物作促进剂等，制备Mo-RE合金镀层，控制该合金镀层中的Mo含量，实现控制合金的热膨胀系数；采用复合镀的方法、用Al-Ni为基、MoSi2-Si等为复合粒子、稀土化合物为促进剂，制备MoSi2-M复合镀层；用EB-PVD方法制备高热稳定性的陶瓷隔热层。探索稀土化合物、制备条件等对该系镀层的热膨胀系数和该热障涂层的高热稳定性等性能影响的规律，研究该热障涂层组成、结构、特性之间的构效关系，阐明稀土的作用的本质，为研制新型的金属-陶瓷膜材料提供理论依据。采用经济的电镀方法和稀土化合物制备性能优良的可调控热膨胀系数和抗高温氧化作用的梯度层，可大幅度节能及降低制备成本，对我国变资源优势为经济优势具有重大意义。

本项目完成了计划的研究任务。针对具有战略意义的新一代航空发动机的热障涂层，本项目研制出了抗氧化温度达1600℃的新型梯度结构的热障涂层：Ni-Mo-RE-MoSi2复合镀层-Ni-Mo-Al-RE合金镀层-Sm2Zr2O7陶瓷。采用电镀法、用Mo为原料、稀土化合物作促进剂等，制备了Mo-RE合金镀层，发明了Ni-Mo合金镀层、Mo-Ni-RE合金镀层、Ni-Mo-MoSi2复合镀层、Ni-Mo-RE-MoSi2复合镀层，控制镀层中的Mo含量，可实现控制其的热膨胀系数。Mo-RE合金镀层、Ni-Mo合金镀层、Mo-Ni-RE合金镀层、Ni-Mo-MoSi2复合镀层、Ni-Mo-RE-MoSi2复合镀层的热膨胀系数分别为：≤9×10-6K-1、13×10-6K-1～5.2×10-6K-1、12.8×10-6K-1～5×10-6K-1、12.8×10-6K-1～6×10-6K-1、12.2×10-6K-1～5.5×10-6K-1。采用电镀的方法、用Al为基、MoSi2为复合粒子、稀土化合物为促进剂，制备了Al-RE-MoSi2复合镀层，发明了Ni-Mo-Al镀层、Ni-Mo-Al-RE镀层。研制了La2Zr2O7粉体、掺杂Sm2Zr2O7粉体，发明了用熔盐法制备Sm2Zr2O7粉体，用EB-PVD方法制备了高热稳定性的Sm2Zr2O7和掺杂Sm2Zr2O7陶瓷隔热层。探索了稀土化合物、制备条件等对该系镀层的热膨胀系数和该热障涂层的高热稳定性等性能影响的规律，研究了该热障涂层组成、结构、特性之间的构效关系，阐明了稀土的作用的本质，为研制新型的金属-陶瓷膜材料提供了理论依据。发明了既具有可控热膨胀系数又可抗高温氧化的Ni-Mo-Al-MoSi2和Ni-Mo-Al-RE-MoSi2复合镀层，可简化制备过程。为制备可调控热膨胀系数和抗高温氧化作用的梯度层，提供了一种节能、制备成本低的方法。申请了11项中国发明专利，其中已授权1项，发表了23篇文章，其中SCI、EI检索的文章22篇，获得上海市科技进步奖三等奖1项。