[發(fā)明專利]Ti3SiC2基復(fù)合材料涂層及等離子噴涂原位反應(yīng)制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410655089.5
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104451517A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳瑤;劉衛(wèi)衛(wèi);趙棟;齊菲;王永光;邢占文
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: C23C4/10
• 分類號: C23C4/10;C23C4/12
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種Ti₃SiC₂基復(fù)合材料涂層、及其等離子噴涂原位制備方法。

背景技術(shù)

在航空航天、鋼鐵及有色金屬冶金、石油化工等許多先進(jìn)工業(yè)及國防重大技術(shù)裝備中，其關(guān)鍵金屬零部件，如航空發(fā)動機(jī)軸承、襯套、渦輪葉片，以及應(yīng)用于石油化工和冶金行業(yè)的專用熱電偶套管、高溫耐磨程控閥門等，均處于極端復(fù)雜和苛刻的工作環(huán)境中：高溫氧化、強(qiáng)烈的摩擦磨損、高溫氣體/油劑的侵蝕或沖擊，以及溫度驟冷驟熱引起的極大熱應(yīng)力。

同時，上述關(guān)鍵部件還要承受較大的負(fù)荷。因此，客觀上要求它們既具有優(yōu)異的高溫耐磨性能、高溫抗氧化性能，又具有良好的強(qiáng)韌配合和較好的加工性能。顯然，單一材料難以滿足上述條件對材料多方面的性能要求。因此，采用表面涂層技術(shù)在金屬零部件表面制備同時具有優(yōu)異耐磨、高溫抗氧化和導(dǎo)熱性能的先進(jìn)高溫涂層，無疑是解決以上問題最經(jīng)濟(jì)和最有效的方法。

近年來，Ti₃SiC₂因兼?zhèn)浣饘俸吞沾傻膬?yōu)良性能受到了材料研究者的廣泛重視。然而，單相Ti₃SiC₂較差的耐磨性能(主要源于低硬度)是其實際應(yīng)用的最大障礙。同時，為了確保Ti₃SiC₂在高溫條件下具有更為優(yōu)異的抗損傷容限，開發(fā)并制備具有高導(dǎo)熱系數(shù)、優(yōu)異強(qiáng)韌性的Ti₃SiC₂基復(fù)合材料涂層是一種行之有效的方法。

在Ti3SiC2及其復(fù)合材料的研究方面，目前國內(nèi)外大多集中在塊體材料，對涂層的研究較少。

因此，針對上述問題有必要提出進(jìn)一步的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種Ti₃SiC₂基復(fù)合材料涂層、及其制備方法。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種Ti₃SiC₂基復(fù)合材料涂層的制備方法，其包括如下步驟：

S1.按重量百分比計，稱量65-80wt.％的Ti粉，15-25wt.％的SiC粉，5-10wt.％的C粉；

S2.將稱量好的Ti粉、SiC粉、C粉分別在無水乙醇中超聲分散；

S3.將超聲分散后的Ti粉、SiC粉、C粉進(jìn)行球磨，形成混合料漿；

S4.將混合料漿通過噴霧干燥法制得的微米團(tuán)聚顆粒；

S5.對制得的微米團(tuán)聚顆粒進(jìn)行干燥，篩分后的微米團(tuán)聚顆粒作為等離子噴涂喂料；

S6.將待噴涂的基體進(jìn)行表面預(yù)處理并固定；

S7.將步驟S5中篩分出的喂料采用等離子噴涂技術(shù)噴涂于步驟S6中的基體上。

作為本發(fā)明的Ti₃SiC₂基復(fù)合材料涂層的制備方法的改進(jìn)，所述步驟S3具體包括：將超聲分散后的Ti粉、SiC粉、C粉一并裝入行星式球磨罐中進(jìn)行球磨，其中球料比為5:1，轉(zhuǎn)速為300r/min，球磨時間為12h。

作為本發(fā)明的Ti₃SiC₂基復(fù)合材料涂層的制備方法的改進(jìn)，所述步驟S4具體包括：將混合料漿通過噴霧干燥法制得的微米團(tuán)聚顆粒，其中，噴霧干燥霧化壓力為0.5MPa，環(huán)境溫度為200℃，出口溫度為100℃。

作為本發(fā)明的Ti₃SiC₂基復(fù)合材料涂層的制備方法的改進(jìn)，所述步驟S5具體包括：對制得的微米團(tuán)聚顆粒進(jìn)行干燥，干燥時的溫度為100℃，干燥時間為240min，并篩分干燥后的微米團(tuán)聚顆粒，篩分時，選用直徑為40-60μm的篩網(wǎng)進(jìn)行篩分。

作為本發(fā)明的Ti₃SiC₂基復(fù)合材料涂層的制備方法的改進(jìn)，所述步驟S6具體包括：將待噴涂的不銹鋼基體利用細(xì)砂紙打磨干凈后，進(jìn)行表面噴砂處理，并將其固定在等離子噴涂轉(zhuǎn)臺上。

作為本發(fā)明的Ti₃SiC₂基復(fù)合材料涂層的制備方法的改進(jìn)，所述步驟S7具體包括：利用步驟S5中干燥后的微米團(tuán)聚顆粒在基體表面進(jìn)行等離子噴涂，通過原位反應(yīng)制備厚度200-400μm的Ti₃SiC₂基復(fù)合材料涂層，等離子噴涂過程中進(jìn)行實時在線監(jiān)測；