專利名稱：鈦合金表面抗氧化的鋁－銅－鐵－鉻準(zhǔn)晶涂層的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種鈦合金表面抗氧化的鋁(Al)-銅(Cu)-鐵(Fe)-鉻(Cr)準(zhǔn)晶涂層的制備工藝，屬鈦合金表面涂層制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
鈦合金在高溫燃氣性介質(zhì)中性能嚴(yán)重退化，為了提高鈦合金抗高溫氧化性能，國內(nèi)外均做了大量的研究與探索，概括起來主要有兩大類一是通過合金化，提高材料整體的抗高溫氧化性能，二是對材料進行表面處理。
從總體發(fā)展與研究成果來看，添加合金元素可以提高鈦合金耐磨、阻燃及抗高溫氧化性能，但與實際應(yīng)用存在一定的距離。因此，進一步的研究還需致力于表面處理。
目前，研究了一系列的涂層對鈦合金抗氧化性能的影響。這些涂層包括鋁化物；硅化物；鎳鉻鋁釔(NiCrAlY)；鎳-鉻-鋁(Ni-Cr-Al)；氮化鈦(TiN)及二氧化鋯(ZrO2)陶瓷等。它們可不同程度地提高鈦合金的抗高溫氧化性能，但都存在一些問題。主要表現(xiàn)為鋁化物涂層比較脆；NiCrAlY和Ni-Cr-Al涂層在高溫下與鈦合金存在互擴散及涂層密度較大而不利于減輕發(fā)動機的重量；陶瓷涂層與鈦合金熱膨脹系數(shù)相差較大，在熱循環(huán)條件下容易剝落。
準(zhǔn)晶具有優(yōu)良的高溫超塑性，這一特點使鋁-銅-鐵-鉻(Al-Cu-Fe-Cr)準(zhǔn)晶可以承受與基體熱膨脹系數(shù)不同而引起的熱應(yīng)力，因而，準(zhǔn)晶具有良好的界面相容性，同時，準(zhǔn)晶具有良好的耐磨、阻燃及抗高溫氧化性能。
準(zhǔn)晶有一個主要缺點是脆性較大，難以作為結(jié)構(gòu)材料使用。但是，準(zhǔn)晶擁有良好的界面相容性和抗高溫氧化性能，因此，Al-Cu-Fe-Cr準(zhǔn)晶作為鈦合金高溫防護涂層使用前景廣闊。
本發(fā)明的目的是提供一種提高鈦合金表面抗氧化的鋁-銅-鐵-鉻(Al-Cu-Fe-Cr)準(zhǔn)晶涂層的制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種鈦合金表面抗氧化的鋁-銅-鐵-鉻準(zhǔn)晶涂層的制備，是采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn)的(一)成分及配比
該準(zhǔn)晶涂層由Al71Cu10Fe8.5Cr10.5組成(原子百分比)。噴涂所采用的Al-Cu-Fe-Cr準(zhǔn)晶粉末為球型顆粒，粒度為250-325目。
(二)制備工藝采用低壓等離子噴涂的方法來制備Al-Cu-Fe-Cr準(zhǔn)晶涂層。其制備工藝為首先采用霧化的方法制備出粒度250-325目的球型顆粒，再采用低壓等離子噴涂設(shè)備，通過控制如下噴涂參數(shù)主氣流量為60升(L)/分，次氣流量為25-30升(L)/分，弧電流為560-600安培(A)，弧電壓為50-60伏(V)，送粉量為15-20克/分。采用該工藝可以實現(xiàn)在鈦合金表面制備Al-Cu-Fe-Cr準(zhǔn)晶涂層。
本發(fā)明一種提高鈦合金表面抗氧化的鋁-銅-鐵-鉻準(zhǔn)晶涂層的制備工藝，其優(yōu)點是鈦合金在高溫燃氣性介質(zhì)中使用存在的問題是耐磨性能差，在特定環(huán)境下發(fā)生燃燒以及抗高溫氧化性能差等特點。當(dāng)工作溫度超過600℃以上時，用合金成分優(yōu)化設(shè)計或微觀組織調(diào)控方法同時改善鈦合金的耐磨性、阻燃性和抗氧化性能的潛力和可能性均很小。鈦合金經(jīng)過低壓等離子噴涂處理后，表面形成Al-Cu-Fe-Cr準(zhǔn)晶涂層。該準(zhǔn)晶涂層硬度高，具有良好的耐磨、阻燃及抗高溫氧化性能，同時，該涂層具有優(yōu)良的高溫超塑性，這一特點使得Al-Cu-Fe-Cr準(zhǔn)晶涂層可以承受由于與基體熱膨脹系數(shù)不同而引起的熱應(yīng)力，具有良好的界面相容性。因而使得鈦合金在高溫燃氣性介質(zhì)中的使用性能得到顯著提高。
具體實施例方式當(dāng)Al-Cu-Fe-Cr準(zhǔn)晶涂層的制備工藝參數(shù)為主氣流量為60升/分，次氣流量為25-30升/分，弧電流為560-600安培(A)，弧電壓為50-60伏(V)，送粉量為15-20克/分，涂層在750℃保溫60分鐘，5分鐘迅速冷卻至室溫的熱循環(huán)測試中，涂層的熱循環(huán)壽命達到了300小時，在750℃保溫30分鐘，迅速水淬冷卻至室溫的熱沖擊測試中，涂層的熱循環(huán)壽命達到了150次；在750℃恒溫氧化100小時，涂層的氧化增重僅為1.5毫克/cm2，與鈦合金基體的抗氧化性能相比提高了5倍，達到了完全抗氧化級。
權(quán)利要求
1.一種鈦合金表面抗氧化的鋁-銅-鐵-鉻準(zhǔn)晶涂層的制備，是采用低壓等離子噴涂的方法來制備鋁-銅-鐵-鉻準(zhǔn)晶涂層，其特征在于該制備工藝為首先采用霧化的方法制備出粒度250-325目的球型顆粒，再采用低壓等離子噴涂設(shè)備，通過控制如下噴涂參數(shù)主氣流量為60升/分，次氣流量為25-30升/分，弧電流為560-600安培，弧電壓為50-60伏，送粉量為15-20克/分，采用該工藝實現(xiàn)在鈦合金表面制備鋁-銅-鐵-鉻準(zhǔn)晶涂層。
全文摘要
一種鈦合金表面抗氧化的鋁－銅－鐵－鉻(Al－Cu－Fe－Cr)準(zhǔn)晶涂層的制備，是采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn)的，其成分及配比該準(zhǔn)晶涂層由Al
文檔編號C23C4/08GK1458296SQ0211771
公開日2003年11月26日 申請日期2002年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月13日
發(fā)明者周春根, 徐惠彬, 宮聲凱, 劉福順 申請人:北京航空航天大學(xué)