一种高温可磨耗封严涂层及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108179371A(43)申请公布日2018.06.19(21)申请号201711423744.4(22)申请日2017.12.25(71)申请人中国航发动力股份有限公司地址710021陕西省西安市未央区徐家湾(72)发明人王建锋梁小龙王斌利张会盈胡江波黄宝庆李迎军原红星(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.C23C4/129(2016.01)C23C4/073(2016.01)C22C19/05(2006.01)C22C19/07(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种高温可磨耗封严涂层及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种高温可磨耗封严涂层及其制备方法。将MCrAlY合金粉通过超音速火焰喷涂设备喷涂至基体表面制备涂层，对基体表面进行多次喷涂，单次喷涂的沉积厚度小于等于0.01mm，每喷涂0.5mm～1.0mm采用真空热处理对已涂覆的涂层进行去应力及扩散处理；最后喷涂得到厚度大于等于1.5mm的封严涂层。该方法所制备的封严涂层具有抗氧化、高温较低硬度、可磨耗、高温稳定性、抗热震、结合强度高的特点，工作温度可达1100℃，可明显降低涡轮转子叶片的磨损，提高了涂层的可磨耗性、可靠性及使用寿命，涡轮转子叶片使用寿命明显提高，显著降低发动机维修费用，提高发动机可靠性。CN108179371ACN108179371A权利要求书1/1页1.一种高温可磨耗封严涂层，其特征在于，封严涂层为单层结构，厚度大于等于1.5mm，封严涂层的材料为MCrAlY合金粉，其中，M为Ni和/或Co；MCrAlY合金粉中，按照重量计，包括21％～22％的Cr，8％～11％的Al，0.5％～1％的Y，余量为M；封严涂层与基体表面为冶金结合，封严涂层组织孔隙率低于1％，氧含量低于5％，封严涂层结合强度大于60Mpa。2.权利要求1所述的高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，将MCrAlY合金粉通过超音速火焰喷涂工艺喷涂至基体表面制备封严涂层；对基体表面进行多次喷涂，单次喷涂的沉积厚度小于等于0.01mm，每喷涂0.5～1.0mm采用真空热处理对已喷涂的涂层进行去应力及扩散处理；最后喷涂得到的封严涂层厚度大于等于1.5mm。3.如权利要求2所述的高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，喷涂后所得到的封严涂层进行磨加工和/或车加工，使封严涂层厚度满足工件最终尺寸要求。4.如权利要求2所述的高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，真空热处理为在真空度小于等于6.65×10-2pa的真空环境下，将已喷涂的涂层在950℃～1100℃下保温4h～6h，然后缓冷至500℃以下。5.如权利要求2所述的高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，超音速火焰喷涂工艺中采用氮气作为载气，氮气流量为20SCFH～30SCFH；采用煤油与氧气作为燃烧喷涂气体，或者采用氢气与氧气作为燃烧喷涂气体；送粉率为20g/min～40g/min，喷涂距离为300mm～450mm。6.如权利要求5所述的高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，采用煤油与氧气作为燃烧喷涂气体时，氧气的流量为1700SCFH～2000SCFH，煤油流量为4GPH～6GPH。7.如权利要求2所述的高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，MCrAlY合金粉的粒度范围为10μm～40μm。8.如权利要求2所述的高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，在对基体表面进行喷涂前，对基体表面进行清洁，并进行粗化处理，使表面粗糙度大于5μm。9.如权利要求8所述的高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，采用喷砂工艺对基体表面进行粗化处理时，其中，采用氧化铝砂作为工作介质，风压采用0.1～0.3MPa。10.如权利要求2所述的高温可磨耗封严涂层的制备方法，其特征在于，所述基体为高温合金高压涡轮外环，高温合金为等轴晶铸造高温合金或单晶铸造高温合金。2CN108179371A说明书1/5页一种高温可磨耗封严涂层及其制备方法技术领域[0001]本发明属于可磨耗涂层技术领域，涉及一种高温可磨耗封严涂层及其制备方法。背景技术[0002]航空发动机涡轮外环处于高温、高速对磨、高速气流冲刷的工况环境中，提高涡轮外环与转子叶片的气路密封性可显著提高涡轮工作效率。涡轮外环通常采用高温合金材料。高温合金具有良好的高温强度，然而其高温硬度高，可磨耗性差，直接使用容易造成工作叶片损伤磨损，气密性差。并且，高温合金的抗高温氧化性较差，工作过程中容易烧蚀，导致发动机涡轮叶片叶尖间隙扩大，气流工作效率下降。[0003]提高涡轮密封性主要有两种措施，第一种是采用整体高新材料替换原有高温合金材料，