[發明專利]TiAl合金表面包埋共滲Al-Si-Y的工藝方法

有效

• 申請號: 201210269397.5
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102758169A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 謝發勤;李涌泉;吳向清
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C23C10/52
• 分類號: C23C10/52
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及的是一種TiAl合金表面滲層的制備方法，專用于TiAl合金表面Al-Si-Y改性鈦化物滲層制備的生產和應用，屬于金屬材料表面改性技術領域。

背景技術

以Ti/Al為基礎的新型多元鈦鋁基高溫合金具有高比強度、比剛度、高蠕變抗力等特點，是未來高性能燃氣渦輪發動機用高溫結構材料的有力競爭者之一。然而，鈦鋁基高溫合金的抗氧化性能較差，難以滿足其在高溫下使用的要求，因此需要在合金表面制備涂層以提高其抗氧化性能。

近年來，涉及鈦鋁合金表面抗高溫氧化涂層的研究甚少，且主要集中在等離子噴涂及離子滲Si上，主要存在以下問題：（1）等離子噴涂層與基體結合力差，涂層孔隙率高；（2）鈦元素化學活性大，常規的包埋滲催化劑（如NH₄Cl、NaF）難以實現質量良好的滲層。一些研究者采用包埋法在TiAl表面制備SI-Al滲層，但需要真空爐及氬氣保護，工藝復雜，未見有穩定可靠的工藝及應用實例。

目前，鈦鋁合金表面抗高溫氧化的Al-Si-Y滲層的制備技術及其應用尚屬空白。因此研究和實現鈦鋁合金表面抗高溫氧化的Al-Si-Y改性鈦化物滲層的制備技術對鈦鋁合金在航空工業領域的應用具有重要意義。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種TiAl合金表面制備Al-Si-Y改性鈦化物滲層的工藝方法，無須真空爐及充氬氣保護，即可獲得結合力好，均勻、致密的滲層，提高TiAl合金抗高溫氧化性能，并且具有工藝簡單、操作方便、成本低廉、易于實現、效率高等優點，適于生產和應用。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

①試樣經400#砂紙打磨后超聲清洗，吹干；

②配制滲劑，滲劑各組分按照重量百分比為5％-10％Si，2％-10％Al，0.5％－5％Y₂O₃，1%－10％AlCl₃·6H₂O，余量為Al₂O₃；

③將配制好的滲劑置于球磨機中研磨，使其充分混合；

④將滲劑置于溫度為100℃的烘箱中保溫1h進行烘干；

⑤把烘干過的滲劑裝入坩堝，并把試樣埋入滲劑中，相鄰平行試樣之間的距離不小于8mm，

⑥將裝有試樣的坩堝加蓋并用硅溶膠及三氧化二鋁（配置方法：每1L硅溶膠加入1~1.2kgAl₂O₃混合）密封后置于高溫電阻爐中；

⑦高溫電阻爐升溫1h至1050℃，在1050℃保溫1-3h后空冷至室溫；

⑧將包埋滲后的試樣使用流動水沖洗，然后用酒精清洗，再進行烘干，結束。

所述的滲劑中，Si≤100目，Al≤100目，Y₂O₃≤100目，AlCl₃·6H₂O為分析純，Al₂O₃≤200目。

本發明的有益效果是：本發明解決了鈦鋁合金抗高溫性能差的技術難題，無須真空爐及氬氣保護即可獲得Al-Si-Y改性鈦化物滲層，工藝穩定可靠，涂層結合力好、組織均勻、致密；并具有工藝簡單、操作方便、效率高、成本低廉、易于實現等優點。采用銼邊法、劃痕法、摩擦法和拋光法等方法對結合力進行檢測，鍍層與基體表現出非常好的結合力，高溫氧化試驗表明涂層具有良好的抗高溫氧化能力。

附圖說明