[發明專利]一種在M-Al金屬間化合物上直接熱生長α-Al2O3的方法及應用

有效

• 申請號: 201610136253.0
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN107177813B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 彭曉;黃淵超
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C23C8/02
• 分類號: C23C8/02;C23C8/12
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及電泳或噴涂領域，具體地說是一種通過表面預置氧化物納米顆粒促使M?Al金屬間化合物上直接熱生長α?Al₂O₃的方法及應用，以此來提高其抗高溫氧化的性能。采用電泳或噴涂技術，在M?Al金屬間化合物涂層或基材表面預置一薄層剛玉結構氧化物納米顆粒。由于Cr₂O₃、α?Fe₂O₃、α?Al₂O₃、Ti₂O₃、YeO₃或V₂O₃等顆粒具有和α?Al₂O₃相同的剛玉結構，在低于1100℃空氣中氧化時，氧化初期這些剛玉結構的氧化物納米顆粒可作為α?Al₂O₃的形核點，促使α?Al₂O₃直接形成，避免亞穩定Al₂O₃形成。跳過亞穩定Al₂O₃向穩定態Al₂O₃的轉變過程，從而顯著地提高了M?Al金屬間化合物的抗高溫氧化性能和使用壽命。本發明工藝簡單、成熟，易于推廣。

技術領域

本發明涉及電泳或噴涂領域，具體地說是一種通過表面預置氧化物納米顆粒促使M-Al金屬間化合物上直接熱生長α-Al₂O₃的方法及應用。

背景技術

在高溫下金屬間化合物M-Al(M＝Ni、Ti或Fe)等能夠生成保護性的Al₂O₃膜, 如Ni₂Al₃和NiAl等已廣泛地用于航空發動機某些零部件的高溫防護涂層。然而當使用溫度低于1100℃時，在初始氧化階段所形成的Al₂O₃膜往往是由γ和(或) θ等亞穩定相所組成。隨后，這些亞穩定Al₂O₃膜將向穩定態α-Al₂O₃轉變。這一轉變過程將顯著地影響氧化鋁膜的性能：(1)氧化初期所生成的亞穩定氧化鋁膜抗高溫氧化的性能較穩定態差。(2)亞穩定Al₂O₃向穩定態Al₂O₃轉變伴隨著～ 10％的體積收縮，會引起氧化鋁膜的開裂。將嚴重影響Ni₂Al₃和NiAl等涂層的抗高溫氧化的性能，并降低涂層的使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在M-Al金屬間化合物上直接熱生長α-Al₂O₃的方法及應用，在鋁化物涂層或基體上預置一層剛玉結構氧化物納米顆粒，進而改善 M-Al金屬間化合物涂層或基體的抗高溫氧化的性能。

本發明的技術方案是：

一種在M-Al金屬間化合物上直接熱生長α-Al₂O₃的方法，M-Al金屬間化合物為鋁化物NiAl、Ni₂Al₃或FeAl，在鋁化物表面均勻預置一層剛玉結構的氧化物納米顆粒，該層由氧化物納米顆粒相互疏松地堆積疊加而成。

所述的在M-Al金屬間化合物上直接熱生長α-Al₂O₃的方法，該納米顆粒層的厚度為1～10μm(優選2～5μm)。