[发明专利]镍基合金的正压气氛渗铝强化方法、镍基合金工件与应用

说明书

本发明公开了一种镍基合金的正压气氛渗铝强化方法、镍基合金工件与应用。所述渗铝强化方法包括：将至少局部表面覆盖有渗铝剂的镍基合金基体置于保护性气氛中，并在900～1100℃进行渗铝处理，且在渗铝处理过程中使所述保护性气氛保持为正压力，其中通过控制渗铝温度、渗铝时间等工艺条件即可获得高硬度、高耐磨耐蚀性能的表面冶金结合Ni‑Al强化层。本发明的方法隔绝了氧气等对渗铝层的影响，明显提高了渗铝速率和渗铝层质量，可以保证渗铝层的耐腐蚀和耐氧化性能，且该方法对工件的外形尺寸限制小，可以获得具有高硬度、高耐磨耐蚀等特性的镍基合金表面强化层，有效实现对镍基合金的表面防护，且基本不会对镍基合金基体的性能造成损伤。

技术领域

本发明涉及一种镍基合金的正压气氛渗铝强化方法，尤其涉及一种镍基合金的正压气氛渗铝的表面化学热处理强化技术、镍基合金工件与其应用，属于材料表面防护处理技术领域。

背景技术

镍基合金是指以镍为基体，具有一定的高温强度等综合性能的合金，按照性能可分为耐热合金、耐蚀合金、耐磨合金、精密合金与形状记忆合金等。在多种镍基合金中，Monel 400合金是一种用量大、用途广、综合性能极佳的镍基耐蚀合金，在船用换热器、海水淡化设备、盐生产设备、海洋与化学加工设备、螺旋桨轴及水泵、汽油及水箱等涉海装备及零部件领域获得了广泛应用。但是，工作于海水介质中的Monel 400零部件同时受到腐蚀与磨损的破坏，产生腐蚀磨损相互促进，因而加剧了零部件的腐蚀磨损失效。因此，运用表面强化技术对镍基耐蚀合金，如monel 400进行表面处理强化，可改善材料的服役性能。

渗铝技术，尤其是固体包埋渗铝是一种比较成熟的表面强化技术。该技术利用金属高温扩散进入工件表层形成富铝层，从而改变工件表层的化学成分、组织和性能。但是，在大气环境下渗铝存在渗铝剂及金属表面氧化等问题，阻碍渗铝的进行，同时会降低渗铝质量。

如何隔绝氧气等对渗铝层的影响，提高渗铝速率和渗铝层质量，保证渗铝层的耐腐蚀和耐氧化性能，是镍基合金的表面强化技术中目前亟待解决的关键技术问题，也是镍基合金表面强化工程应用的重点研究领域。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种镍基合金的正压气氛渗铝强化方法、镍基合金工件与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种镍基合金的正压气氛渗铝强化方法，其包括：

将至少局部表面覆盖有渗铝剂的镍基合金基体置于保护性气氛中，并在900～1100℃进行渗铝处理，且在渗铝处理过程中使所述保护性气氛保持为正压力。

在一些较为优选的实施方案中，所述渗铝剂包含：10～40wt％铝粉、1～10wt％NH₄Cl、其余部分包含Al₂O₃。

优选的，所述渗铝剂为固体粉末。

在一些较为优选的实施方案中，所述渗铝强化方法包括：在渗铝处理过程中使所述保护性气氛的压力保持为0.03～0.05MPa。

优选的，所述保护性气氛选自惰性气体气氛。

在一些较为优选的实施方案中，所述渗铝强化方法包括：

以渗铝剂完全覆盖镍基合金基体，再进行真空干燥处理，

之后，将覆盖有渗铝剂的镍基合金基体置入真空炉内，再将真空炉内腔密封抽真空至1*10^-3～1*10^-2Pa，之后加热至200～300℃，并通入保护气体形成保护性气氛，随后继续升温至900～1100℃进行渗铝处理。