[發明專利]一種多尺度TiC陶瓷相增強TiAl3

有效

• 申請號: 202010703531.2
• 申請日: 2020-07-18
• 公開（公告）號: CN111763939B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 陳梟;黃志武
• 申請（專利權）人: 新余學院
• 主分類號: C23C24/04
• 分類號: C23C24/04
• 代理公司: 西安合創非凡知識產權代理事務所(普通合伙) 61248
• 代理人: 馬英

本發明公開了一種多尺度TiC陶瓷相增強TiAl₃/TiAl雙相復合涂層及其制備方法，涉及金屬/陶瓷復合材料制備技術領域，所述涂層通過噴涂技術將TiAl₃/Ti/C復合粉末噴涂于基體表面獲得，所述TiAl3/Ti/C復合粉末由30vol.%?40vol.%的納米晶TiAl₃，20vol.%?30vol.%的納米Ti，10vol.%?15vol.%的微米Ti，10vol.%?30vol.%的納米C和10vol.%?15vol.%的微米C組成。本發明將粒徑為納米級的Ti、C與微米Ti、C相結合，通過原位反應生成多尺度TiC和TiAl相有利于提高涂層各相間的界面結合，涂層致密性良好，結合強度高，采用TY8000型萬能拉伸試驗機對涂層進行結合強度測試可得，涂層的平均結合強度≥50MPa。

技術領域

本發明涉及復合涂層技術領域，具體涉及一種多尺度TiC陶瓷相增強TiAl3/TiAl雙相復合涂層及其制備方法。

背景技術

機械零部件表面磨損與高溫腐蝕是其失效的主要方式，其中表面磨損約占零件表面失效的60%-80%；在高溫工況條件下進行長期服役的航空航天、化工、電力等行業的工業設備中，高溫腐蝕會大大降低這些設備的使用壽命。金屬陶瓷材料是目前廣泛應用的整體耐磨材料和零件表面強化涂層材料之一，但在高溫氧化、腐蝕及磨損條件下，傳統金屬陶瓷因其Co、Ni等粘結相抗腐蝕能力較低，存在耐高溫腐蝕和耐磨損性能不足等問題。研究發現，WC-Co涂層材料耐氧化溫度低于450℃，Cr₃C₂-NiCr基涂層具有較高的耐氧化溫度，但其耐磨性能相對WC-Co涂層較差；同時WC-Co、Cr₃C₂-NiCr涂層雖具有一定的抗腐蝕能力，但其使用壽命相對較短。因此，選擇一種新型的具有優異耐磨損和耐高溫腐蝕性能的涂層材料非常關鍵。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種多尺度TiC陶瓷相增強TiAl₃/TiAl雙相復合涂層及其制備方法，該方法通過將不同粒徑的Ti、C相結合提高了粒子間的結合力并通過冷噴涂技術進行原位反應生成涂層粒徑大小及分布均勻，所制備的涂層致密性及耐磨性良好。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種多尺度TiC陶瓷相增強TiAl₃/TiAl雙相復合涂層，所述涂層通過噴涂技術將TiAl₃/Ti/C復合粉末噴涂于基體表面獲得，所述TiAl₃/Ti/C復合粉末由30vol.%-40vol.%的納米晶TiAl₃，20vol.%-30vol.%的納米Ti，10vol.%-15vol.%的微米Ti，10vol.%-30vol.%的納米C和10vol.%-15vol.%的微米C組成。

進一步地，所述納米Ti的粒徑為30-100nm，微米Ti的粒徑為1-5μm，納米C的粒徑為100-150nm，微米C的粒徑為1-5μm，納米晶TiAl₃的粒徑為50-100nm。

更進一步地，所述TiAl3/Ti/C復合粉的粒徑為15-50μm。

本發明采用的技術方案之二為：一種多尺度TiC陶瓷相增強TiAl₃/TiAl雙相復合涂層的制備方法，包括以下步驟：

S1、將粒徑為納米級和微米級的Ti、C粉末與納米晶TiAl₃粉末進行混合球磨獲得TiAl₃/Ti/C復合粉末；

S2、將TiAl₃/Ti/C復合粉末通過冷噴涂技術噴涂于基體表面獲得TiAl₃/Ti/C復合涂層；

S3、對所述TiAl₃/Ti/C復合涂層進行熱處理獲得多尺度TiC陶瓷相增強TiAl₃/TiAl雙相復合涂層。