[發(fā)明專利]一種無縫鎳鋁復(fù)合粉芯絲材及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111258239.5
• 申請(qǐng)日: 2021-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN114029492A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀定勇;閆澤;周正;姚海華;王彥軍;冀曉鵑;談?wù)?/a>;郭星曄;章德銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué);礦冶科技集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): B22F5/12
• 分類號(hào): B22F5/12;C23C4/08;C23C4/129;B22F3/17;B22F7/08;B22F1/17;B22F1/052
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

本發(fā)明提供了一種無縫鎳鋁復(fù)合粉芯絲材及其制備方法。所述粉芯絲材采用外皮包裹粉芯并經(jīng)旋鍛而成，所述粉芯包括以下組分：粒徑范圍為40μm～100μm的鎳鋁團(tuán)聚粉、最大粒徑不大于12μm的鎳粉、粒徑范圍為50μm～80μm的鋁包鎳包覆粉。該粉芯絲材，在高鋁含量的基礎(chǔ)上，具有致密度高、均勻性好、熱傳導(dǎo)效率高等優(yōu)點(diǎn)，將其通過火焰噴涂至基體上形成涂層，噴涂過程中絲材熔化效率高、焰流穩(wěn)定，同時(shí)涂層成型好、成分穩(wěn)定、與基體結(jié)合強(qiáng)度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粉芯絲材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無縫鎳鋁復(fù)合粉芯絲材及其制備方法。

背景技術(shù)

鎳鋁噴涂層是熱噴涂領(lǐng)域中常用的功能涂層之一，具有結(jié)合強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗氧化等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)中。

鎳鋁涂層的噴涂原料主要有絲材與粉末兩種形式。其中，鎳鋁絲材具有噴涂工藝靈活、沉積效率高等特點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用較為廣泛。鎳鋁絲材主要通過改變鋁的含量來滿足不同的實(shí)際需求，一些鋁含量較低的絲材可以采用熔煉拉拔技術(shù)得到合金絲材，但鋁含量較低會(huì)影響噴涂層的抗氧化性和耐高溫腐蝕性，無法達(dá)到使用要求，尤其在降低航空發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)部件的應(yīng)用效果。因此針對(duì)應(yīng)用溫度較高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的鎳鋁絲材則需要其鋁含量較高。但是由于鋁含量的提高會(huì)降低合金塑性，所以通過常規(guī)的熔煉拉拔方法來制備合金絲材存在較大困難，一般采用粉芯絲材的制備工藝生產(chǎn)。

目前常見的粉芯絲材大多為有縫絲材，多采用較為成熟的軋制拉拔工藝制備所得。但由于鋁的強(qiáng)度低，塑性較差，所以很難采用軋制拉拔工藝制備高鋁含量的鎳鋁絲材。目前也有采用較為復(fù)雜的冷旋鍛工藝制備無縫絲材，但該采用該工藝制備的高鋁鎳鋁絲材出現(xiàn)粉末致密度低且在噴涂過程中熔化不均勻或斷絲的現(xiàn)象，造成噴涂過程火焰不穩(wěn)定涂層成形質(zhì)量不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種無縫鎳鋁復(fù)合粉芯絲材及其制備方法。

具體來說，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種粉芯絲材，其采用外皮包裹粉芯并經(jīng)旋鍛而成，所述粉芯包括以下組分：粒徑范圍為40μm～100μm的鎳鋁團(tuán)聚粉、最大粒徑不大于12μm的鎳粉、粒徑范圍為50μm～80μm的鋁包鎳包覆粉。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中高鋁鎳鋁絲材存在的不足，本發(fā)明通過調(diào)控粉芯的成分及其粒徑并結(jié)合旋鍛處理來提高成品絲材粉芯的致密度、均勻性和整體的熱傳導(dǎo)效率，可大幅改善絲材的噴涂工藝性和噴涂層的性能。其中，鎳鋁團(tuán)聚粉和鋁包鎳包覆粉粒徑較大，可提高粉末流動(dòng)性，從而保證了絲材的填充率，大粒徑粉末之間的縫隙可由小粒徑的鎳粉進(jìn)行填充，保證了粉末致密度足夠高。

本發(fā)明選擇鎳鋁團(tuán)聚粉和鋁包鎳包覆粉復(fù)配，在原料混合階段可以讓鋁粉的分布更加均勻，同時(shí)避免鋁粉影響粉末的流動(dòng)性。當(dāng)旋鍛加工時(shí)，鎳鋁團(tuán)聚粉受到壓力破碎還原成足夠細(xì)的鋁粉和鎳粉，鋁粉因此得以均勻的分布在較大粒徑的鋁包鎳包覆粉的周圍，提高均勻性的同時(shí)利用純鋁自身強(qiáng)度低易變形的特點(diǎn)作為“固體粘結(jié)劑”起到了類似粘結(jié)的效果，來進(jìn)一步提高粉芯絲材內(nèi)粉末的致密度，這對(duì)絲材整體的熱傳導(dǎo)效率有較大的提升。

優(yōu)選的，上述的粉芯絲材中，以重量份計(jì)，所述粉芯包括以下組分：

35～45份的所述鎳鋁團(tuán)聚粉；

15～25份的所述鎳粉；

余量為所述鋁包鎳包覆粉。

按照上述比例配得的粉芯粉末不僅致密程度高，還可提高粉末的均勻性，保證了絲材在噴涂過程中充分且均勻的熔化。

優(yōu)選的，上述的粉芯絲材中，所述鎳鋁團(tuán)聚粉中Al的含量為2～5％；

和/或，所述鎳粉的粒徑范圍為8～12μm；

和/或，所述鋁包鎳包覆粉中Al的含量為2～5％。