[發(fā)明專利]一種鋯鈦基合金包埋滲鋁層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010541263.9
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN111647845B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張新宇;劉譯澤;秦家千;劉日平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C10/48
• 分類號(hào): C23C10/48
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發(fā)明提供了一種鋯鈦基合金包埋滲鋁層的制備方法，涉及金屬表面改性技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的制備方法，包括以下步驟：將鋯鈦基合金和含鋁滲劑由下到上按第一層滲劑?第一鋯鈦基合金?第二層滲劑?第二鋯鈦基合金?第三層滲劑的順序置于模具中，壓實(shí)后，得到混合樣品；在所述混合樣品表面依次覆蓋活性炭粉和堿金屬鹵化物后，依次進(jìn)行熱處理和冷卻，得到鋯鈦基合金包埋滲鋁層。本發(fā)明提供的制備方法，在實(shí)際應(yīng)用過程中，無需采用特殊的加熱爐，也無需在真空條件下進(jìn)行熱處理，簡(jiǎn)化操作工藝以及操作條件，技術(shù)難度小，設(shè)備投資少，適于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬表面改性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋯鈦基合金包埋滲鋁層的制備方法。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)金屬材料相比，鈦及鈦合金具有比強(qiáng)度高、屈強(qiáng)比大、優(yōu)異的耐蝕性和良好的生物相容性等的材料特性，這使其在軍事、航空航天等國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域具有較廣泛的應(yīng)用，常被用于制造各種類型飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)及導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)部件。

鋯鈦基合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能、優(yōu)秀的耐腐蝕性能等特點(diǎn)，但其摩擦系數(shù)大，易發(fā)生嚴(yán)重的粘著磨損，極易剝落，無法對(duì)亞表層起到良好的保護(hù)作用，且其高溫下易氧化，極大地影響了鋯鈦基合金結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，阻礙了其進(jìn)一步應(yīng)用。

近年來，為了改良鋯鈦基合金的性能做了很多研究。在現(xiàn)有技術(shù)中，常用改性方法為固體粉末包埋法滲鋁。粉末包埋法滲鋁通常是將鋯鈦基合金在密封坩堝中或特制的滲鋁罐中，在真空條件下進(jìn)行高溫?zé)崽幚砗蛿U(kuò)散退火等工序，得到包埋滲鋁鋯鈦基合金層。但大多粉末包埋法滲鋁的制備工藝復(fù)雜，對(duì)熱處理設(shè)備及熱處理過程中的真空度要求極高，制備成本高，不適合工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鋯鈦基合金包埋滲鋁層的制備方法。本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單，無需在密封或特制的加熱爐中進(jìn)行熱處理，且對(duì)熱處理中的真空度要求低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種鋯鈦基合金包埋滲鋁層的制備方法，包括以下步驟：

將鋯鈦基合金和含鋁滲劑由下到上按第一層滲劑-第一鋯鈦基合金-第二層滲劑-第二鋯鈦基合金-第三層滲劑的順序置于模具中，壓實(shí)后，得到混合樣品；

在所述混合樣品表面依次覆蓋活性炭粉和堿金屬鹵化物后，依次進(jìn)行熱處理和冷卻，得到鋯鈦基合金包埋滲鋁層；

所述活性炭粉和堿金屬鹵化物的質(zhì)量比為1～3:4～6；

所述熱處理的溫度為800～1200℃，保溫時(shí)間為3～5h；

由室溫升溫至所述熱處理的溫度的升溫速率為8～10℃/min；

所述冷卻的降溫速率為1～3℃/min；

所述第一層滲劑、第二層滲劑和第三層滲劑的質(zhì)量比為1～4：2～8：1～4；

所述堿金屬鹵化物包括氯化鈉、氯化鉀、溴化鈉和溴化鉀中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述活性炭粉的粒徑為100～400目。

優(yōu)選地，所述第一層滲劑、第二層滲劑和第三層滲劑獨(dú)立地包括以下組分的原料：

Al粉末、Al₂O₃粉末、CeO₂和NH₄Cl；

所述Al粉末、Al₂O₃粉末、CeO₂和NH₄Cl的質(zhì)量比為10～45：50～85：4：1。

優(yōu)選地，所述Al粉末和Al₂O₃粉末的粒徑獨(dú)立地為1～10μm。