一种高温耐磨抗氧化涂层制造技术

本发明专利技术属于材料领域，具体为一种高温耐磨抗氧化涂层，组成为Mo

【技术实现步骤摘要】
一种高温耐磨抗氧化涂层


[0001]本专利技术属于高温复合涂层材料领域，具体涉及一种高温耐磨抗氧化涂层。

技术介绍

[0002]随着航空飞行器的不断发展，对航空发动机的要求也越来越高，对制造航空发动机的材料的要求也越来越高。目前广泛应用在航空发动机的材料主要有铁基、镍基和钴基高温合金，而近年来航空航天发动机所承受的温度已经接近高温合金的熔点，而提高合金的使用温度几乎没有可能了，所以，在高温领域有着改善高温合金高温性能的迫切需求。
[0003]Mo
‑
Si
‑
B材料具有高熔点(通常在2000℃以上)，良好的高温强度和高温抗氧化性能，其在高温下可以形成一层具有流动性的硼硅酸盐玻璃层(SiO2‑
B2O3)，能显著降低氧元素向内扩散的速率，所以Mo
‑
Si
‑
B是一种理想的高温抗氧化涂层材料。在Mo
‑
Si
‑
B三元系中，由固溶体Mo
ss
、金属间化合物Mo3Si和Mo5SiB2(T2)组成的合金是综合性能最优也是研究最广泛的材料之一。Mo
ss
韧性较好，可以提高材料的断裂韧性；Mo3Si和Mo5SiB2(T2)中Si和B能形成保护性的氧化膜。而Mo
‑
Si
‑
B中的Mo的氧化挥发导致涂层性能下降，影响了其可靠性和耐久性。适量稀土氧化物的创新性的添加提高了涂层的成形质量和高温性能，稀土氧化物所具有的活性元素效应可以限制涂层材料中的Mo的氧化挥发，提高涂层在高温下氧化膜的粘附性。这类高温防护涂层相比传统高温涂层，其耐受温度更高，且高温下的耐磨性和抗氧化性更优异，在工业环境中承受高温氧化腐蚀和高温应力加载的能力更强，应用前景广阔。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决新的工业发展环境对高温合金高温性能的要求越来越严格的问题，提出了一种高温耐磨抗氧化涂层。所述的Mo
‑
Si
‑
B
‑
Y2O3高温耐磨抗氧化涂层致密，组织均匀，与高温合金结合强度高，该专利技术克服了高温合金在工业应用上的不足，稀土氧化物的添加同步提升了涂层的高温耐磨性能和高温抗氧化性能，延长了高温合金的使用寿命。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种高温耐磨抗氧化涂层，组成为Mo
‑
Si
‑
B
‑
Y2O3，各组分的质量比为Si(3％～5％)、B(0.5％～1.5％)，Y2O3(1％～2％)、余量为Mo。
[0007]进一步的，在制备所述高温耐磨抗氧化涂层时，所选用的Mo、Si、B和Y2O3的原材料纯度为99％～99.99％。
[0008]进一步的，所述的高温耐磨抗氧化涂层的厚度为0.5～1.5mm。
[0009]进一步的，所述的高温耐磨抗氧化涂层各组分的粒径为：Mo的粒径为40～60μm，Si的粒径为40～60μm，B的粒径为0.5～2μm，Y2O3的粒径为3～5μm
[0010]所述的Mo
‑
Si
‑
B
‑
Y2O3涂层可应用于镍基合金表面，但不限于只应用在镍基合金表面，还可以推广到其他高温合金材料领域。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的显著优点在于：
[0012](1)本专利技术设计的可用于高温合金表面的Mo
‑
Si
‑
B
‑
Y2O3高温耐磨抗氧化涂层，由Mo
ss
(α
‑
Mo)、Mo3Si和Mo5SiB2(T2)三相组成，Y均匀弥散的分布在涂层中，涂层无裂纹、孔洞等缺陷，与基体结合强度高；
[0013](2)本专利技术设计的高温耐磨抗氧化涂层具有优异的高温性能，涂层中的Y2O3颗粒能够有效限制Mo的氧化挥发，涂层在900℃甚至1000℃以上的高温环境中能形成稳定致密的氧化膜；
[0014](3)本专利技术设计的高温耐磨抗氧化涂层中均匀弥散分布着韧性较好的α
‑
Mo相，且Y2O3有效细化了组织，使得涂层能有效抵抗复杂应力加载导致的磨损变形，在高温条件下涂层磨损量相较于传统高温合金明显降低，从而达到延长高温合金使用寿命的目的。
附图说明
[0015]图1为实施例1中Mo
‑
12Si
‑
8.5B
‑
1wt.％Y2O3涂层的X射线衍射图谱。
[0016]图2为实施例1中Mo
‑
12Si
‑
8.5B
‑
1wt.％Y2O3涂层截面的扫描电镜照片，(a)涂层截面中部SEM图；(b)、(c)均为涂层截面中部Y元素面扫结果图。
[0017]图3为本专利技术的高温合金基体光学显微镜照片。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的内容更容易被理解，下面通过具体的实施例来对本专利技术加以阐释。
[0019]实施例1
[0020]一种高温耐磨抗氧化涂层，包括如下步骤：
[0021](1)将纯度为99.9％、平均粒径为48μm的Mo粉，纯度为99.8％、平均粒径为48μm的Si粉，纯度为99.9％、平均粒径为0.81μm的B粉和纯度为99.9％、平均粒径为4μm的Y2O3粉，按照含Mo量93.68wt.％、含Si量4.18wt.％、含B量1.14wt.％，含Y2O3量1wt.％的比例进行称取；
[0022](2)将设计好的粉末放入球磨机中进行球磨混合，球料比3：1，球磨转速200r/min，球磨时间3h，混合均匀后放入真空干燥箱干燥6h；
[0023](3)对高温合金板(本实施例采用镍基高温合金)进行除锈、除油及酒精清洗处理并干燥；
[0024](4)将镂空不锈钢板置于镍基合金基底上，把干燥后的Mo、Si、B、Y2O3混合粉末置于镂空内，并压实，完成粉末预置，预置厚度为1mm；
[0025](5)按照设计的激光工艺参数及扫描路径，采用激光熔覆法制备涂层，激光功率800W，激光扫描速度5mm/s，光斑直径2.6mm，搭接率30％，熔覆时采用氩气保护。
[0026]所制得的Mo
‑
4.17Si
‑
1.14B
‑
1Y2O3(wt.％)涂层均匀致密，无裂纹、孔洞等缺陷，厚度约1mm左右。涂层X射线衍射图谱表明激光辐照后的样品表面确实发生了原位反应，生成了α
‑
Mo、Mo5SiB2和Mo3Si相，如图1所示，说明通过激光辐照实现了这类高性能防护涂层的快速制备。从图2可以看出，涂层组织均匀细小，Y元素均匀弥散地分布在涂层中。涂层平均显微硬度达到931HV
0.5
，约为镍基合金的5.6倍；在对磨材料为Si3N4，载荷500g，转速400r/min，600℃摩擦磨损50min的条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温耐磨抗氧化涂层，其特征在于，所述涂层各组分的质量比为Si3％～5％、B0.5％～1.5％，Y2O31％～2％、余量为Mo。2.如权利要求1所述的高温耐磨抗氧化涂层，其特征在于，在制备涂层时，选用的Mo、Si、B和Y2O3的原材料纯度为99％～99.99％。3.根据权利要求1所述的高温耐磨抗氧化涂层，其特征在于，Mo的粒径为40～60μm，Si的粒径为40～60μm，B的粒径为0.5～2μm，Y2O3的粒径为3～5μm。4.根据权利要求1所述的高温耐磨抗氧化涂层，其特征在于，涂层的厚度为0.5～1.5mm。5.根据权利要求1所述的高温耐磨抗氧化涂层，其特征在于，该涂层制备步骤制备：(1)将Mo、Si、B、Y2O3粉末按比例称取后进行室温球磨混合，后在真空干燥箱中加热至60℃进行干燥处理6h；(2)将干燥后的Mo/Si/B/Y2O3混...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨森，丁子粲，方梓宇，秦渊，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：