[发明专利]一种Ni-Nb非晶/纳米晶复合涂层

说明书

本发明公开了一种Ni‑Nb非晶/纳米晶复合涂层，纳米晶均匀分散在非晶基体中，通过对Ni‑Nb合金粉末涂层进行强流脉冲电子束辐照处理得到Ni‑Nb非晶/纳米晶复合涂层。本发明使用强流脉冲电子束辐照的方法处理镍基合金基体表面的Ni‑Nb合金粉末涂层，制备出Ni‑Nb非晶/纳米晶复合涂层，所述涂层强度高且耐蚀和耐磨性能优异，提高涂层在恶劣环境下的使用寿命。

技术领域

本发明涉及镍基合金材料表面工程技术领域，尤其涉及一种Ni-Nb非晶/纳米晶复合涂层。

背景技术

19世纪60年代以前，Brenner等人制备出Ni-P非晶薄膜，这是非晶合金第一次登上合金材料的舞台。因为非晶合金的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，所以它的出现改变了数千年以来仅有晶态结构材料存在的状况，成为划时代的材料学革命。1960年，美国加州理工学院的P.Duwez小组发明出了用快淬工艺制备非晶态合金的方法。此后，非晶态合金以其独特的优异性能获得了众多学者的青睐。经过半个多世纪的发展，各国已经研发出包括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)基等在内的数十种非晶合金体系，并且就其存在形式而言，三种维度的非晶合金(非晶薄带、非晶粉末、块体非晶)也被相继研发了出来。此后，在石油化工、环境保护等领域都开启了非晶合金的应用。虽然非晶合金具有高强度、良好耐磨与耐蚀等多种优异性能，但是非晶合金的服役环境比较恶劣，而且原子结构很不稳定，总是存在趋于稳定的结构重组，很容易导致工件发生灾难性的失效。并且块体非晶形成条件严格，而且技术条件有限，很难制备出符合期望三维的块状非晶。因而，把非晶合金以涂层的方式涂覆在基体表面上，已经成为其应用到工程领域的重要途径。近年来，国内外对非晶合金涂层材料进行了大量研究，特别是在Ni基和Fe基体系上，取得了丰硕的成果。美国柯盾公司率先研发出独有的涂层制备技术，而国内的各大高校、科研院所也掀起了研发热潮。其中，专利CN201910460128.9公开了，通过HCPEB辐照在GH3039镍基合金表面制备出了Ni-Nb非晶涂层，提高了材料表面的硬度以及耐磨和耐蚀性能。但是，Ni-Nb非晶体系的脆性很大，并且材料表面经过辐照后的残余应力容易引发应力腐蚀，进而导致材料的失效。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种Ni-Nb非晶/纳米晶复合涂层，本发明在镍基合金表面使用强流脉冲电子束辐照和机械涂覆相结合的方法，制备出Ni-Nb非晶/纳米晶复合涂层，所述涂层强度高且耐蚀和耐磨性能优异，提高涂层在恶劣环境下的使用寿命。

本发明提出了一种Ni-Nb非晶/纳米晶复合涂层，纳米晶均匀分散在非晶基体中，通过对Ni-Nb合金粉末涂层进行强流脉冲电子束辐照处理得到Ni-Nb非晶/纳米晶复合涂层。

上述纳米晶镶嵌在非晶基体，且均匀分散；上述Ni-Nb非晶/纳米晶复合涂层与基体冶金结合。

优选地，强流脉冲电子束的辐照次数为15-35次。

优选地，强流脉冲电子束的辐照次数为25次。

优选地，强流脉冲电子束的加速电压为27-30keV，能量密度为4-5J/cm²，靶源距离为20cm。

上述“靶源距离”指的是样品台到电子枪的距离。

优选地，强流脉冲电子束的脉宽为1.5μs，真空度＜6×10^-3Pa。

优选地，真空度为5×10^-3Pa。

优选地，Ni-Nb合金粉末涂层的厚度为15μm。

优选地，Ni-Nb合金粉末涂层的原料中Ni、Nb的原子百分比为63:37。

优选地，Ni-Nb合金粉末涂层附载在基体表面，基体的材质为镍基合金。