[發(fā)明專利]兩步高通量法外延生長(zhǎng)第二代鎳基單晶高溫合金的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011026016.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN112226816B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 惠希東;邵帥;陳金賓;陳小明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/14
• 分類號(hào): C23C14/14;C23C14/35;C30B29/52;C22C19/05;C30B23/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種兩步高通量法外延生長(zhǎng)第二代單晶高溫合金的方法，其特征在于高溫合金化學(xué)成分按原子百分比為：Co6.0～10.0％，Cr5～9％，Al11.0～17％，Mo1.0～2.5％，W1.0～3.0％,Ti0～2.0％,Ta1.0～2.5％,Re0.8～1.2％,Hf0.05～0.1％,C0.02-0.06％,B0.02-0.06％，Ni余量；該合金的制備方法具體包括以下步驟：

(1)制備第二代鎳基單晶高溫合金沉積基材，基材的成分為6％Cr,6％Ta,5.5％Al,7.5％Co,0.5％Mo,4.5％W,3％Re,0.02％C,0.01B％,0.15％Hf,Ni余量(wt％)；Ni基單晶基材的尺寸為30×30×10mm；

(2)將Al,Co,Cr，Ti,Mo,W純金屬靶材，根據(jù)合金成分優(yōu)化要求選單靶、雙靶或三靶組合分別安裝在磁控濺射陰極濺射靶臺(tái)上；

(3)將熔煉得到的Ni基高溫合金作為基板安裝自制的傾斜臺(tái)上，利用多靶掠射角磁控濺射方法，高通量制備成分連續(xù)變化的金屬或合金涂層；

(4)將步驟(3)得到的樣品通過包括但不限于等離子、電子束和激光束等高能束進(jìn)行激光表面合金化將表面所沉積的元素熔入高溫合金基體中，外延生長(zhǎng)出成分連續(xù)的第二代Ni基單晶高溫合金。

2.如權(quán)利要求1所述兩步高通量法外延生長(zhǎng)第二代單晶高溫合金的方法，其特征在于所述步驟(2)中的Al,Co,Cr,Ti,Mo和W靶材的純度分別為99.99％，99.95％，99.99％，99.99％和99.99％，尺寸為φ60×3mm。

3.如權(quán)利要求1所述兩步高通量法外延生長(zhǎng)第二代單晶高溫合金的方法，其特征在于步驟(3)中所述基板在安裝前需要進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理步驟如下：

1)將作為基板的Ni基單晶高溫合金進(jìn)行磨光；

2)將打磨后的Ni基單晶高溫合金放入酒精中進(jìn)行超聲波清洗9-20min后快速吹干；

3)將酒精清洗過后的Ni基單晶高溫合金放入丙酮中進(jìn)行超聲波清洗9-20min后快速吹干。

4.如權(quán)利要求1所述兩步高通量法外延生長(zhǎng)第二代單晶高溫合金的方法，其特征在于步驟(3)中所述基板的安裝方式為：4個(gè)磁控濺射臺(tái)在下方，基板在上方，固定在自制的傾斜臺(tái)上，濺射距離為12-14cm。

5.如權(quán)利要求1所述兩步高通量法外延生長(zhǎng)的第二代單晶高溫合金的方法，其特征在于步驟(3)中所述的磁控濺射的鍍膜工藝為：真空度為2×10^-3Pa，工作壓力為2Pa，基板溫度280-320℃，濺射臺(tái)傾斜角度為60°，基板傾斜臺(tái)的傾斜角度為70°，濺射時(shí)間3.5-4.5h。

6.如權(quán)利要求1所述兩步高通量法外延生長(zhǎng)第二代單晶高溫合金的方法，其特征在于步驟(3)中所述自制的傾斜臺(tái)的規(guī)格參數(shù)為φ60×5mm。

7.如權(quán)利要求1所述兩步高通量法外延生長(zhǎng)第二代單晶高溫合金的方法，其特征在于步驟(4)中所述激光表面合金化的工藝參數(shù)為：輸出功率為2500W，光斑移動(dòng)速度為200mm/min，光斑直徑為15mm；表面合金化后的樣品拋光至鏡面。