用冷冻研磨纳米粒状颗粒涂覆的方法技术

一种用冷冻研磨纳米粒状颗粒涂覆基材的方法（２００）包括形成包含镍、钴、铬、钨和钼的面心立方γ基质（２０２），向γ基质加入分散强化物质（２０４）以形成第一混合物，冷冻研磨第一混合物（２０６）以形成第二混合物，从而形成纳米粒状结构，并将第二混合物冷喷到基材上（２１２），以形成具有纳米粒状结构的涂层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冷喷技术，更具体地讲，涉及冷喷冷冻研磨纳米粒状颗粒。
技术介绍
冷喷技术通常用于对元件提供表面处理。在需要施加涂料而不需要加热等影响要 涂覆元件和涂料之间粘合时利用冷喷技术。使颗粒粘合到基材所用的热的缺乏保证纳米粒 状颗粒原料或粉末形成具有纳米粒状结构的涂层或沉积物。纳米粒状沉积物可用作涂层， 或者从基材除去，并用作自由成型材料。
技术实现思路
根据本专利技术的一个示例性实施方案，用冷冻研磨纳米粒状颗粒涂覆基材的方法包 括形成包含镍、钴、铬、钨和钼的面心立方Y基质，向Y基质加入分散强化物质以形成第一 混合物，冷冻研磨第一混合物以形成第二混合物，从而形成纳米粒状结构，并将第二混合物 冷喷到基材上，以形成具有纳米粒状结构的涂层。更具体而言，本专利技术涉及以下_。 . 一种用冷冻研磨纳米粒状颗粒涂覆基材的方法，所述方法包括形成包含镍、钴、铬、 钨和钼的面心立方Y基质；向Y基质加入分散强化物质，以形成第一混合物；冷冻研磨第 一混合物，以形成第二混合物，第二混合物具有纳米粒状结构；并且将第二混合物冷喷到基 材上以形成涂层，涂层具有纳米粒状结构。. 的方法，其中形成Y基质进一步包括 加入铝和钛的至少一种。. 的方法，其中加入分散强化物质包括将氧化铝、氧化钇、 氧化锆、氧化铪、碳化钨和碳化铬的至少一种加入到Y基质。. 的方法，其中加入分 散强化物质包括将氧化铝、氧化钇、氧化锆、氧化铪、碳化钨和碳化铬的至少两种加入到、 基质。. 的方法，其中加入分散强化物质包括将氧化铝、氧化钇、氧化锆、氧化铪、碳 化钨和碳化铬加入到Y基质。. 的方法，所述方法进一步包括将碳加入到第一混合 物。, 的方法，所述方法进一步包括从基材除去涂层，所述涂层形成物体的最终形状。 , 的方法，所述方法进一步包括将物体的最终形状加工成涡轮机元件。. 的方 法，其中加入分散强化物质包括将Y基质热处理形成Y ‘沉淀，以形成第一混合物。. 的方法，其中形成、基质包括混合约30-50%镍、约10-30%钴、4-10%钼、4-10%钨和 10-30%铬。. 的方法，其中形成、基质进一步包括约0-6%铼、约0-6%铌、约 0-6%钽、约0-5%铝和约0-5%钛的至少一种。. 的方法，其中冷冻研磨第一混合 物包括在包含液化惰性气体的冷冻研磨介质化学物质中冷冻研磨第一混合物。. 的方法，其中液化惰性气体包含氩、氮和混有约5%重量氧的氩的至少一种。. 一种用 于涡轮机的产品，所述产品通过包括以下步骤的方法制备形成包含镍、钴、铬、钨和钼的面 心立方Y基质；向Y基质加入分散强化物质，以形成第一混合物；冷冻研磨第一混合物， 以形成第二混合物，第二混合物具有纳米粒状结构；并且将第二混合物冷喷到基材上以形 成涂层，涂层具有纳米粒状结构。. 的方法制备的产品，其中形成、基质进一步 包括加入铝和钛的至少一种。. 的方法制备的产品，其中加入分散强化物质包括将氧化铝、氧化钇、氧化锆、氧化铪、碳化钨和碳化铬的至少一种加入到、基质。. 的方法制备的产品，其中加入分散强化物质包括将Y基质热处理形成Y ‘沉淀，以形成第 一混合物。. 的方法制备的产品，其中冷冻研磨第一混合物包括在包含液化惰性气 体的冷冻研磨介质化学物质中冷冻研磨第一混合物。. 的方法制备的产品，其中 形成Y基质包括混合约30-50%镍、约10-30%钴、约4-10%钼、约4-10%钨和约10-30% 铬。. 的方法制备的产品，其中形成、基质进一步包括约0-6%铼、约0-6%铌、约 0-6%钽、约0-5%铝和约0-5%钛的至少一种。附图说明 图1为显示根据本专利技术的示例性实施方案冷喷冷冻研磨纳米粒状物质的方法的 流程图。图解 具体实施例方式本专利技术的示例性实施方案涉及图1中所示的冷喷冷冻研磨纳米粒状物质的方法 200。将冷冻研磨纳米粒状物质原料冷喷到基材以形成涂层或随后制品在不加热下完成。保 持低温保证原料的结构性质保持基本不变。更具体地讲，原料的低温和高应用速度造成较 低飞行中时间(in-fight time)和无飞行中氧化(in-flight oxidation)，产生具有原料纳 米粒状结构的涂层和/或制品。最初如方框202中所示形成Y基质。Y或奥氏体基质包含多种成分，这些成分形 成冷喷成涂层和/或最终制品的原料的基础。根据示例性实施方案，Y基质包含约30%重 量至50%重量镍(Ni)、约10%重量至30%重量钴(Co)、约10%重量至30%重量铬(Cr)、 约4%重量至10%重量钼(Mo)和钨(W)、约0%重量至6%重量铼(Re)、约0%重量至5% 重量铝(A1)、约0%重量至5%重量钛(Ti)和约0%重量至6%重量铌(Nb)和钽(Ta)。以上所列成分形成镍基面心立方(fee)基质。镍基fee结构提供固有的延性。另外，镍基结构提供对高温应用具有较低扩散系数的紧密堆积晶体结构。包含钴提供耐热腐 蚀性，铬提供抗氧化性，钼、钨和铼提供固溶体强化，并增加抗蠕变强度，铝、钛、铌和钽提供 形成内聚和有序沉淀作为强化剂的可能性。除了上述强化剂外，将分散强化颗粒加入到Y基质，以形成第一或基础混合物， 如方框204所示。更具体地讲，通过加入硬碳化物或氧化物相物质，如碳化钨(WC)、碳化铬 (CrC)、氧化铝、氧化钇和/或氧化铪，可使Y基质强化。分散强化颗粒作为位错的强阻碍物 (材料中塑性应变的载体)，并使强度跨宽范围温度显著增加。另外或作为选择，通过使、 基质经过热处理过程形成跨宽范围温度提供增加强度的内聚和有序Y' (gamma-prime) (Y ‘)沉淀，形成第一混合物。强度增加由硬碳化物相分散体或氧化物相分散体、Y ‘的 沉淀或其组合产生。根据本专利技术的另一个示例性实施方案，将第一混合物冷冻研磨形成纳米粒状结 构，如方框206所示。根据示例性实施方案的一个方面，冷冻研磨介质化学物质包括液化惰 性气体，如氩(Ar)和/或氮(N)，或气体混合物，如氩与约5%重量氧(02)混合。在冷冻研 磨期间加入分散剂成分(例如碳(C))，如方框208所示。固溶体中的碳致使沉淀强化碳化 物，这可在本体或在晶粒间界中形成。更具体地讲，在冷冻研磨的同时控制冷冻研磨介质化 学物质和碳的分散产生固有分散碳化物、氮化物、碳-氮化物、氧-碳-氮化物等。通过在冷 冻研磨介质化学物质中加入少量氧，或者从第一混合物成分中存在的氧，可生成氧化物。在 任何情况下，继续冷冻研磨，直到得到纳米粒状，并形成第二或原料混合物，如方框210所7J\ o根据本专利技术的另一个方面，通过在Y基质中Y ’沉淀可形成第一混合物，然后冷 冻研磨，以产生具有纳米粒状结构的第二混合物或原料。通过加入硬碳化物或氧化物相分 散体，可得到另外强化。所加分散体可单独产生为纳米粒状或微米粒状，或者与第一混合物 一起冷冻研磨。一旦形成，就将原料冷喷到基材上，以形成最终形状(netshape)，如方框212所 示。冷喷包括迫使原料和气体通过喷嘴，根据所需应用，喷嘴表现会聚/发散喷嘴或非会聚 /发散喷嘴形式。喷嘴使气体和原料加速到适用于输送到基材上的极高速度。气体迫使粉 末以一般800m/s至900m/s的速度达到基材上。高速输送迫使粉末或涂料粘合到基材，并 形成涂层。当然，应了解，根据所需粘合性质，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用冷冻研磨纳米粒状颗粒涂覆基材的方法，所述方法包括：　　形成包含镍、钴、铬、钨和钼的面心立方γ基质；　　向γ基质加入分散强化物质，以形成第一混合物；　　冷冻研磨第一混合物，以形成第二混合物，第二混合物具有纳米粒状结构；并且　　将第二混合物冷喷到基材上以形成涂层，涂层具有纳米粒状结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E卡拉，K阿南德，PR苏布拉马尼安，SK森迪，R奥鲁甘地，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]