一种Laves相NbCr2基高温合金表面抗氧化涂层.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101880855A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101880855A(43)申请公布日2010.11.10(21)申请号201010160037.2(22)申请日2010.04.29(71)申请人南昌航空大学地址330000江西省南昌市红谷滩新区丰和南大道696号(72)发明人郑海忠鲁世强(74)专利代理机构南昌洪达专利事务所36111代理人刘凌峰(51)Int.Cl.C23C10/52(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种Laves相NbCr2基高温合金表面抗氧化涂层(57)摘要一种Laves相NbCr2基高温合金表面抗氧化涂层，其特征是制备方法为：(1)渗剂由质量分数wt.％为8-20Si、6-15Al、1-7NaF、65-85Al2O3组成；(2)渗剂混合后经2-10h的球磨细化；(3)然后将被渗试样埋入装行渗剂的刚玉坩埚中，盖好盖子后用高温粘结剂密封，于100℃干燥2h；(4)放入高温电炉内于800-1200℃下保温2h，升温速率约为16℃/min，保温结束后试样随炉冷却到室温，取出清理表面，得到Si-Al共渗试样。本发明的优点是：(1)界而光滑；(2)在1200℃氧化开始阶段氧化膜脱落严重，发生了灾难性氧化；(3)提高了Cr-50Nb合金的高温抗氧化性。CN1085ACN101880855A权利要求书1/1页1.一种Laves相NbCr2基高温合金表面抗氧化涂层，其特征是制备方法为：(1)渗剂由质量分数wt.％为8-20Si、6-15Al、1-7NaF、65-85Al2O3组成；(2)渗剂混合后经球磨机控制转速300-500r/m，2-10h的球磨细化；(3)然后将被渗试样埋入装行渗剂的刚玉坩埚中，盖好盖子后用高温粘结剂密封，于100℃干燥2h；(4)放入高温电炉内于800-1200℃下保温0.5-2h，升温速率约为16℃/min，保温结束后试样随炉冷却到室温，取出清理表面，得到Si-Al共渗试样。2CN101880855A说明书1/3页一种Laves相NbCr2基高温合金表面抗氧化涂层技术领域[0001]本发明涉及一种表面抗氧化涂层，尤其涉及一种Laves相NbCr2基高温合金表面抗氧化涂层。背景技术[0002]合金元素Cr与难熔金属Nb形成的Laves相NbCr2是一类重要的金属间化合物，其不仅具有适当的比重、较高的熔点，而且在1200℃时还具有高达600MPa的屈服强度。这些性能特点使Laves相NbCr2成为一种在先进航空发动机热端部件上颇具应用潜力的新型高温结构材料。因而，引起了国内外研究学者的极大兴趣。[0003]然而，Laves相NbCr2具有拓扑密排结构，晶体结构复杂，使得这类化合物的室温脆性很大，严重阻碍了其作为高温结构材料的实用化进程。近年来，人们通过细晶化、合金化及软第二相增韧等方法使得NbCr2合金室温断裂韧性提高到20MPa以上，基本上可以满足航空航天的实际应用要求。然而，合金化及软第二相对NbCr2合金高温抗氧化性也有着较大的影响。富软第二相Nb的NbCr2基合金在950℃～1200℃氧化初始阶段就发生了灾难性氧化这严重阻碍了NbCr2基合金作为高温结构材料在1200℃以上使用的实用化进程。因此，提高其高温抗氧化性的研究工作显得尤为重要。[0004]表面涂层保护是兼顾高温合金力学性能与抗氧化性能切实有效的途径。Nb基合金抗氧化防护涂层的研究始于上世纪50年代，所用涂覆剂主要为硅化物，且大部分是单质涂层。但Nb基合金高温抗氧化涂层存在的问题是涂层与基体的结合力不够强，膨胀系数不匹配，这将使涂层在受到热疲劳或热冲击时容易发生剥落或开裂，从而显著降低Nb基合金的使用寿命及涂层的可靠性，因此需要在硅化物涂层中添加一定量的改性元素来提高其韧性和高温抗氧化性能。由于Al氧化后生成的Al2O3具有较好的防氧扩散和渗透能力，而且能与SiO2结合生成Al2O3·SiO2莫来石结构，因此可使氧化膜长时间保持致密及连续。因此，本方法采用Si-Al共渗来制备Cr-50Nb合金的表面涂层。[0005]迄今为止，对NbCr2基合金高温抗氧化涂层的制备很少有资料报道，仅有He等人用包埋法在Cr/NbCr2表面形成掺杂Ge的硅化物涂层，结果表明该涂层大大降低Cr/NbCr2合金抗1100℃循环氧化和等温氧化速率。但对富软第二相Nb的Laves相NbCr2基合金的涂层制备还没有资料报道，这对充分发挥Nb较好地增韧Laves相NbCr2的效果不利。虽然He等人采用包埋渗法在富软第二相Cr的NbCr2基合金表面制备的涂层能大大提高合金1100℃高温抗氧化性，但该涂层在1200℃的抗氧化性能如何还是未知数；而且该涂层制备过程是在1000℃高