[发明专利]快速激光熔覆制备抗高温氧化ZrB2有效

专利信息
申请号: 202110215936.6 申请日: 2021-02-25
公开(公告)号: CN113005449B 公开(公告)日: 2022-12-20
发明(设计)人: 韩玉君;初雅杰;陈宇;谢静玲;李浩然 申请(专利权)人: 南京工程学院
主分类号: C23C24/10 分类号: C23C24/10;C21D1/773
代理公司: 南京钟山专利代理有限公司 32252 代理人: 蒋厦
地址: 211167 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 快速 激光 制备 高温 氧化 zrb base sub
【权利要求书】:

1.一种快速激光熔覆制备抗高温氧化ZrB2-Al2O3/MCrAlY金属陶瓷涂层的方法,其特征在于:包括如下步骤:

(1)喷砂粗化:用砂纸对高温合金工件进行打磨,然后采用白刚玉对高温合金工件进行喷砂粗化;用丙酮和无水乙醇混合液超声清洗高温合金工件,彻底烘干,然后将其固定在旋转工作台上;

(2)涂层制备:采用激光熔覆设备在喷砂粗化的高温合金工件表面制备一层厚度为100μm至1000μm的抗高温氧化ZrB2-Al2O3/MCrAlY金属陶瓷涂层;

步骤(2)中,抗高温氧化ZrB2-Al2O3/MCrAlY的金属陶瓷粉末首先采用机械球磨法混均粉末,然后采用喷雾干燥器造粒,ZrB2陶瓷颗粒的直径范围为3~5μm,Al2O3陶瓷颗粒的直径范围为200nm,ZrB2为全部金属陶瓷粉末的10~20wt.%,Al2O3为全部金属陶瓷粉末的15~25wt.%,MCrAlY合金粉末的粒度范围为50~150μm,喷雾干燥造粒后粉末的粒度分布为50~150μm,粉末粒子形貌呈球形或椭球形;

步骤(2)中,ZrB2-Al2O3/MCrAlY金属陶瓷涂层的制备采用激光熔覆设备实现,设备采用同轴同步送粉装置实现送粉,其具体工艺参数为:激光功率为2000~3000W;送粉气体为N2或Ar,送粉压力为0.3~0.6MPa,送粉流量为0.1~1m3/h,送粉量为5~100g/min;光束扫描移动速度为250~650mm/s;圆形光斑直径为3.5mm;道次搭接率为45%;熔覆层数2~20层;

(3)涂层热处理:采用真空热处理的后处理方式使得涂层无应力、组织和成分均匀化,形成了致密和连续的氧化铝保护层,涂层/基底合金界面结合状态呈冶金结合;

(4)涂层高温防护性能检验:采用SEM观察涂层的截面形貌,采用SEM观察涂层/基底高温合金界面的结合程度,采用精密电子分析天平测量涂层的热增重曲线,采用纳米压痕仪测量涂层的硬度和弹性模量,采用高温磨损试验机测试涂层的高温磨损性能;所述MCrAlY选自NiCoCrAlHfYSi。

2.根据权利要求1所述的一种快速激光熔覆制备抗高温氧化ZrB2-Al2O3/MCrAlY金属陶瓷涂层的方法,其特征在于:步骤(1)中,高温合金基底的喷砂粗化采用喷砂机,喷砂粗化的工艺参数范围为:白刚玉粒径:120μm,喷砂压力:0.2~0.8MPa。

3.根据权利要求1所述的一种快速激光熔覆制备抗高温氧化ZrB2-Al2O3/MCrAlY金属陶瓷涂层的方法,其特征在于:步骤(3)中,真空热处理激光熔覆的抗高温氧化ZrB2-Al2O3/MCrAlY金属陶瓷涂层的具体工艺参数为:真空度为5×10-1~5×10-2Pa,在1000℃保温4h,然后空冷至室温。

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