[發(fā)明專利]一種抗高溫氧化NiAl-Y2O3涂層及其制備和應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201110122144.0 | 申請日： | 2011-05-11 |
| 公開（公告）號： | CN102776546A | 公開（公告）日： | 2012-11-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 彭曉;張洪亮;王志平;王福會 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院金屬研究所 |
| 主分類號： | C25D13/02 | 分類號： | C25D13/02 |
| 代理公司： | 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002 | 代理人： | 許宗富;周秀梅 |
| 地址： | 110016 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 高溫 氧化 nial sub 涂層 及其 制備 應(yīng)用 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及涂層制備技術(shù)，更具體地說，是涉及一種抗高溫氧化NiAl-Y2O3涂層及其制備和應(yīng)用。
背景技術(shù)
γ-TiAl具有高比強(qiáng)度、高比剛度以及低密度等優(yōu)點，成為潛在應(yīng)用的高溫結(jié)構(gòu)材料，在航空、汽車、能源等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但其室溫脆性高和抗高溫氧化性能差的缺點限制了其應(yīng)用，尤其是其較差的抗高溫氧化性能大大限制了其在高溫領(lǐng)域中的應(yīng)用，原因是γ-TiAl在760℃以上高溫環(huán)境中生成的TiO2和Al2O3混合氧化物膜不具備保護(hù)性。目前提高γ-TiAl抗氧化性能的方法有添加合金元素(Nb、Si等)和施加高溫防護(hù)涂層兩種。由于添加少量的合金元素對提高γ-TiAl抗氧化性能的幅度有限，而添加過量的合金元素會明顯降低其力學(xué)性能，所以施加高溫防護(hù)涂層成為提高γ-TiAl抗氧化性能的主要途徑。鋁化物涂層具有良好的抗高溫氧化性能，已廣泛用作航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片、導(dǎo)向葉片和鎳基高溫合金的防護(hù)涂層。在γ-TiAl表面直接包埋滲鋁可以制備TiAl3涂層，但TiAl3脆性大，降溫過程中易產(chǎn)生貫穿裂紋而失去保護(hù)作用；采用先電(化學(xué))鍍鎳后包埋滲鋁的方法可以在γ-TiAl表面制備NiAl或Ni2Al3涂層，然而采用此方法制備的NiAl涂層貧鋁，并有一定量的Ti滲入，這使其抗氧化性能大大降低；而Ni2Al3涂層在高溫環(huán)境中長期服役時容易轉(zhuǎn)變?yōu)镹iAl相，導(dǎo)致體積收縮而在涂層中產(chǎn)成大量空洞；其它高溫防護(hù)技術(shù)如表面合金化和預(yù)氧化等對γ-TiAl抗氧化性能的提高不明顯。目前，γ-TiAl合金抗高溫氧化性能較差的問題仍沒有得到有效的解決，新的高溫防護(hù)涂層制備技術(shù)的研究十分必要。電泳沉積具有很多優(yōu)點，可以實現(xiàn)不同種類的金屬或陶瓷顆粒的共沉積，用此方法可以將Ni、Al顆粒共沉積在γ-TiAl表面，然后經(jīng)熱壓制備均勻致密且結(jié)合力良好的NiAl涂層，涂層中還可以加入少量Y2O3等通常被認(rèn)為可以提高氧化鋁膜黏附性的稀土氧化物。
發(fā)明內(nèi)容：
本發(fā)明就是針對上述問題，提供了一種抗高溫氧化NiAl-Y2O3涂層及其制備和應(yīng)用。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種抗高溫氧化NiAl-Y2O3涂層：涂層由NiAl基體和彌散其中的Y2O3顆粒組成：按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，涂層中Y2O3的含量為0.5％-5.0％，其余為NiAl；其中所述NiAl基體按原子百分?jǐn)?shù)計，Al原子的含量為45％-58％。
抗高溫氧化NiAl-Y2O3涂層的制備方法：制備分兩步進(jìn)行，
(1)首先在金屬基材上電泳沉積一層由Ni、Al和Y2O3顆粒組成的Ni-Al-Y2O3涂層，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，涂層中Y2O3顆粒的含量為0.5％-5.0％，Al顆粒的含量為32％-49％，其余為Ni顆粒；
(2)采用熱壓方法對步驟1)得到的Ni-Al-Y2O3涂層進(jìn)行致密化處理，使涂層中的Ni、Al顆粒反應(yīng)生成NiAl，Y2O3顆粒均勻彌散于NiAl中，得到抗高溫氧化NiAl-Y2O3涂層。
所述的金屬基材為Fe、Co、Ni、碳鋼、低合金鋼、FeAl或TiAl金屬間化合物。
步驟1)電泳沉積時電解液溫度為20-40℃，電場強(qiáng)度為100-250V/cm，每個樣品電泳1-2次，每次電泳時間為5-30s。在電泳沉積前，通過超聲振動使Ni、Al和Y2O3顆粒均勻懸浮于電泳液中，電泳液為溶解了碘單質(zhì)的乙酰丙酮溶液，電泳液中碘和乙酰丙酮的質(zhì)量體積比為0.2-2g/L。
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