一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102352509A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102352509A(43)申请公布日2012.02.15(21)申请号201110364330.5(22)申请日2011.11.17(71)申请人铜陵学院地址244100安徽省铜陵市北京路(72)发明人王东生周杏花(74)专利代理机构安徽汇朴律师事务所34116代理人丁瑞瑞(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法(57)摘要一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法，包括下列步骤：①对金属基体进行预处理；②对纳米团聚体粉末进行预置；③预置层的激光熔覆处理；④重复纳米陶瓷材料的预置和激光熔覆处理过程，就得到厚陶瓷涂层。本发明的优点在于：一方面，通过纳米颗粒的强韧化作用以及系列裂纹控制措施有效的解决陶瓷熔覆层易开裂的问题；另一方面纳米颗粒的弥散强化机制使其具有优异的性能，从而使制备的高性能厚陶瓷涂层可作为热障涂层的上表面隔热涂层应用于航空涡轮发动机叶片等关键零部件表面。CN102359ACCNN110235250902352516A权利要求书1/2页1.一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法，其特征在于：该方法包括下列步骤：①对金属基体进行预处理；②对纳米团聚体粉末进行预置；③预置层的激光熔覆处理；④重复纳米陶瓷材料的预置和激光熔覆处理过程，就得到厚陶瓷涂层。2.根据权利要求1所述的一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法，其特征是：所述的基体预处理为对基体表面进行毛化处理并清洗干净，毛化方法包括喷砂毛化、切削加工毛化及特种加工毛化中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法，其特征是：所述的陶瓷材料预置方式为化学粘结法或模压法中的一种。4.根据权利要求1所述的一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法，其特征是：所述的预置层的激光熔覆处理为在高功率激光器上且所使用的激光能量分布为通过积分镜变换的类矩形光斑。5.根据权利要求1所述的一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法，其特征是：所述的激光熔覆层裂纹控制措施之一是在激光处理过程中对熔池温度进行闭环控制。6.根据权利要求1所述的一种激光多层熔覆制备厚纳米陶瓷涂层的方法，其特征是：所述的激光熔覆层裂纹控制措施之二是在激光熔覆过程中采用专用保温箱对试样进行预热和缓冷处理。7.根据权利要求1所述的一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法，其特征是：所述的激光熔覆层裂纹控制措施之三是在激光处理过程中在试样下部放置超声振动器对熔覆试样进行超声振动。8.根据权利要求1所述的一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法，其特征是：所述金属基体为TiAl合金，所述纳米团聚体粉末为纳米Al2O3-13%TiO2粉末，所述制备纳米厚陶瓷涂层的具体步骤是：①将电火花线切割至一定尺寸的TiAl合金基体表面进行打磨、除油、喷砂预处理；②用模压法制备熔覆薄片，在压力机上把纳米Al2O3-13%TiO2粉末压制成熔覆薄片；③激光熔覆纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层，熔覆时氩气保护，在熔覆过程中，熔池闭环控制的温度是2500℃，另外用专用保温箱对试样进行预热和缓冷处理，预热温度是400℃，此外在熔覆试样下端放置超声振动器，超声振动的频率是50kHZ，控制熔覆陶瓷涂层裂纹的生成；④采用多层激光熔覆的方法制备厚陶瓷涂层，即，重复步骤③八次，在TiAl合金表面制得厚纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层。9.根据权利要求1所述的一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法，其特征是：所述金属基体为TiAl合金，所述纳米团聚体粉末为纳米ZrO2-7%Y2O3粉末，所述制备纳米厚陶瓷涂层的具体步骤是：①将电火花线切割一定尺寸的TiAl合金基体表面进行打磨、除油、喷砂预处理；②用模压法制备熔覆薄片，把纳米ZrO2-7%Y2O3粉末压制成熔覆薄片；③激光熔覆纳米ZrO2-7%Y2O3陶瓷涂层，熔覆时氩气保护，在激光处理过程中熔池闭环2CCNN110235250902352516A权利要求书2/2页控制温度为3000℃，另外用专用保温箱对试样进行预热和缓冷处理，预热温度是500℃，此外在熔覆试样下端放置超声振动器，超声振动的频率是50kHZ；④采用多层激光熔覆的方法制备厚纳米ZrO2-7%Y2O3热障陶瓷涂层，即，重复步骤③十二次，在TiAl合金表面制得了厚纳米ZrO2-7%Y2O3热障陶瓷涂层。10.根据权利要求5、8、9任一项所述的一种激光多层熔覆制备纳米厚陶瓷涂层的方法，其特征是：所述的激光熔覆过程中熔池温度闭环控制的具体过程为：采用红外线测温仪对熔池温度进行实时监测，测温信号经