钛合金表面抗高温氧化TiAl3‑Al复合涂层的制备方法.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CN106435431A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201611014968.5(22)申请日2016.11.18(71)申请人陕西盛迈石油有限公司地址710065陕西省西安市高新区沣惠南路36号橡树街区1号楼10610室(72)发明人王耀斌(74)专利代理机构西安亿诺专利代理有限公司61220代理人贾苗苗(51)Int.Cl.C23C4/08(2016.01)C23C4/129(2016.01)C23C4/18(2006.01)C23C4/02(2006.01)权利要求书1页说明书2页(54)发明名称钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al复合涂层的制备方法(57)摘要本发明涉及材料研究与应用技术领域，具体涉及一种合金表面抗高温氧化TiAl3-Al复合涂层的制备方法。钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al复合涂层的制备方法，包括如下步骤：喷涂气雾化粉末为纯Al粉；以TC4钛合金为基体,对基体两端进行倒角、超声清洗、喷砂粗化、表面吹洗、喷涂以及制备纯Al层，将带纯Al涂层的试样放入管式炉中进行真空热扩散处理,在610℃下保温8h后随炉冷却至室温,从而得到TiAl3-Al复合涂层。低温超音速火焰喷涂制备的纯Al涂层结构较为致密,但存在少量的微裂纹和气孔;经热扩散处理后，纯Al层与TC4钛合金基体之间生成了TiAl3-Al相，TiAl3层与纯Al层之间界面处存在少量的孔洞。复合涂层在700℃静态氧化5h后进入稳态氧化阶段。CN106435431ACN106435431A权利要求书1/1页1.钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al复合涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）喷涂气雾化粉末为纯Al粉：粉末平均粒径为48.8微米，喷涂前将气雾化粉末放入烘箱中在50℃下保温6h,以去除粉末中的吸附水，然后喷涂；（2）以直径4.5mm×50mm的TC4钛合金为基体,基体两端进行倒角，用酒精对基体超声清洗,然后对基体进行喷砂粗化,再通过高压气体对喷砂表面吹洗以去除表面的残余砂砾；（3）对步骤2中得到的产物进行喷涂，在基体上制备厚度约300微米的纯Al层,将带纯Al涂层的试样放入管式炉中,在流动的高纯Ar气的保护气氛中进行真空热扩散处理,在610℃下保温8h后随炉冷却至室温,从而得到TiAl3-Al复合涂层。2.（4）将步骤3中得到的产物TiAl3-Al在700℃静态氧化5h。3.根据权利要求1所述的钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al复合涂层的制备方法，其特征在于：所述倒角的弧度为R=2.25mm。4.根据权利要求1所述的钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al复合涂层的制备方法，其特征在于：所述喷砂粗化采用120号刚玉砂、在0.2MPa下对基体进行喷砂粗化。5.根据权利要求1所述的钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al复合涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的喷涂采用低温超音速火焰。2CN106435431A说明书1/2页钛合金表面抗高温氧化TiAl3-Al复合涂层的制备方法技术领域[0001]本发明涉及材料研究与应用技术领域，具体涉及一种合金表面抗高温氧化TiAl3-Al复合涂层的制备方法。背景技术[0002]钛合金因具有密度小,比强度、比刚度高,耐腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳及蠕变性能好等特点,在石油化工、海洋开发、航空航天等领域中应用广泛,特别是在航空发动机中。目前,在国外先进航空发动机中,高温钛合金用量已占其总质量的1/3左右,但受制于使用温度,钛合金只能用于制造前端风扇叶片及前几级压缩机叶片,而后几级压缩机叶片及涡轮盘等高温部件必须采用高温合金制造。[0003]研究表明,单纯采用固溶强化方法难以获得同时满足使用温度600℃以上及对蠕变抗力和强度要求的钛合金,有序强化的Ti-Al系金属具有高比强度、比刚度、高蠕变抗力、优异的抗氧化及阻燃性能,已成为使用温度600℃以上的高温钛合金的候选材料。[0004]目前Ti-Al系金属仍然处于实验室研制阶段，提高钛合金抗氧化性能的方法较多,主要有添加合金元素法、预氧化处理法、表面涂层法等,其中表面涂层包括扩散涂层和包覆涂层,包覆涂层是最为常见的高温防护涂层。TiAl3属于Ti-Al系金属间化合物,其Al的原子分数高达75%,具有优异的抗高温氧化性能。制备TiAl3涂层的常用方法有包覆渗铝、磁控溅射、冷喷涂等。采用包覆法制备涂层,在冷却过程中易使涂层产生贯穿性裂纹;而采用磁控溅射法制备涂层,其生产效率低且成本较高;冷喷涂虽然适合喷涂对热敏感的粉末及基体,但是其对设备要求较高,需要专门的增压设备,一定程度上限制了其在工程中的应用。发明内容[0005]本发明旨在针对上述问题，提出一种钛合金表面抗高温氧化T