[發(fā)明專利]一種Ni-Nb非晶/納米晶復(fù)合涂層

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110791574.5
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113684429A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂鵬;高奇;彭韜;關(guān)慶豐;蔡杰;周嶺
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: C22C45/04
• 分類號: C22C45/04;C23C26/00;B22F9/04;C30B29/52;C22C19/03
• 代理公司: 合肥金律專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34184
• 代理人: 楊霞

本發(fā)明公開了一種Ni?Nb非晶/納米晶復(fù)合涂層，納米晶均勻分散在非晶基體中，通過對Ni?Nb合金粉末涂層進(jìn)行強(qiáng)流脈沖電子束輻照處理得到Ni?Nb非晶/納米晶復(fù)合涂層。本發(fā)明使用強(qiáng)流脈沖電子束輻照的方法處理鎳基合金基體表面的Ni?Nb合金粉末涂層，制備出Ni?Nb非晶/納米晶復(fù)合涂層，所述涂層強(qiáng)度高且耐蝕和耐磨性能優(yōu)異，提高涂層在惡劣環(huán)境下的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎳基合金材料表面工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種Ni-Nb非晶/納米晶復(fù)合涂層。

背景技術(shù)

19世紀(jì)60年代以前，Brenner等人制備出Ni-P非晶薄膜，這是非晶合金第一次登上合金材料的舞臺。因為非晶合金的固態(tài)合金是長程無序結(jié)構(gòu)，沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在，所以它的出現(xiàn)改變了數(shù)千年以來僅有晶態(tài)結(jié)構(gòu)材料存在的狀況，成為劃時代的材料學(xué)革命。1960年，美國加州理工學(xué)院的P.Duwez小組發(fā)明出了用快淬工藝制備非晶態(tài)合金的方法。此后，非晶態(tài)合金以其獨特的優(yōu)異性能獲得了眾多學(xué)者的青睞。經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，各國已經(jīng)研發(fā)出包括Pd基、Pt基、Au基、Mg基、Ca基、Zr基、Ti基、Hf基、Cu基、Fe基、Co基、Ni基、和稀土(如La、Nd、Ce)基等在內(nèi)的數(shù)十種非晶合金體系，并且就其存在形式而言，三種維度的非晶合金(非晶薄帶、非晶粉末、塊體非晶)也被相繼研發(fā)了出來。此后，在石油化工、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域都開啟了非晶合金的應(yīng)用。雖然非晶合金具有高強(qiáng)度、良好耐磨與耐蝕等多種優(yōu)異性能，但是非晶合金的服役環(huán)境比較惡劣，而且原子結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，總是存在趨于穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)重組，很容易導(dǎo)致工件發(fā)生災(zāi)難性的失效。并且塊體非晶形成條件嚴(yán)格，而且技術(shù)條件有限，很難制備出符合期望三維的塊狀非晶。因而，把非晶合金以涂層的方式涂覆在基體表面上，已經(jīng)成為其應(yīng)用到工程領(lǐng)域的重要途徑。近年來，國內(nèi)外對非晶合金涂層材料進(jìn)行了大量研究，特別是在Ni基和Fe基體系上，取得了豐碩的成果。美國柯盾公司率先研發(fā)出獨有的涂層制備技術(shù)，而國內(nèi)的各大高校、科研院所也掀起了研發(fā)熱潮。其中，專利CN201910460128.9公開了，通過HCPEB輻照在GH3039鎳基合金表面制備出了Ni-Nb非晶涂層，提高了材料表面的硬度以及耐磨和耐蝕性能。但是，Ni-Nb非晶體系的脆性很大，并且材料表面經(jīng)過輻照后的殘余應(yīng)力容易引發(fā)應(yīng)力腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致材料的失效。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種Ni-Nb非晶/納米晶復(fù)合涂層，本發(fā)明在鎳基合金表面使用強(qiáng)流脈沖電子束輻照和機(jī)械涂覆相結(jié)合的方法，制備出Ni-Nb非晶/納米晶復(fù)合涂層，所述涂層強(qiáng)度高且耐蝕和耐磨性能優(yōu)異，提高涂層在惡劣環(huán)境下的使用壽命。

本發(fā)明提出了一種Ni-Nb非晶/納米晶復(fù)合涂層，納米晶均勻分散在非晶基體中，通過對Ni-Nb合金粉末涂層進(jìn)行強(qiáng)流脈沖電子束輻照處理得到Ni-Nb非晶/納米晶復(fù)合涂層。

上述納米晶鑲嵌在非晶基體，且均勻分散；上述Ni-Nb非晶/納米晶復(fù)合涂層與基體冶金結(jié)合。

優(yōu)選地，強(qiáng)流脈沖電子束的輻照次數(shù)為15-35次。

優(yōu)選地，強(qiáng)流脈沖電子束的輻照次數(shù)為25次。

優(yōu)選地，強(qiáng)流脈沖電子束的加速電壓為27-30keV，能量密度為4-5J/cm²，靶源距離為20cm。

上述“靶源距離”指的是樣品臺到電子槍的距離。

優(yōu)選地，強(qiáng)流脈沖電子束的脈寬為1.5μs，真空度＜6×10^-3Pa。

優(yōu)選地，真空度為5×10^-3Pa。

優(yōu)選地，Ni-Nb合金粉末涂層的厚度為15μm。

優(yōu)選地，Ni-Nb合金粉末涂層的原料中Ni、Nb的原子百分比為63:37。

優(yōu)選地，Ni-Nb合金粉末涂層附載在基體表面，基體的材質(zhì)為鎳基合金。