[发明专利]含β相镍铝的涂层

说明书

本发明涉及材料工艺领域，它涉及一种涂层，该涂层的γ母料中含大体积含量的NiAl-β相，其含量优选在20-90％(体积)范围内。

已知多种合金用作涂覆，例如汽轮机部件。汽轮机部件，例如汽轮机叶片，须在高温下运行，因而应使用涂层防止氧化和腐蚀。

为了充分发挥高温下提高汽轮机工作效率和基材(例如单晶或定向凝结的微晶体结构)的优良机械性质的优势，须使涂层材料不仅能防止基材氧化和腐蚀，而且不使基材的机械性质受到影响。对于涂层材料而言，特别应具有低的韧-脆过渡温度(Ductile Brittle TransitionTemperature-DBTT)，从而在较低温度下具有一定的可延展性。

遗憾的是，迄今已知的涂层不具备这些特点。

例如US 5，943，138叙述了一种涂层，该涂层是一种典型的添加了钇和硅的Ni基超合金(单晶合金)。这些元素虽然能改善蠕变强度和导致低的韧-脆过渡温度，但所含的其它元素W，Mo和少量Cr和Co对抗氧化性具有负作用。

虽然，近年开发的高强NiAl-合金能在一定程度上与Ni基合金抗衡，但其缺点在于，与可延展的高韧性Ni基超合金相比，它具有较低的韧性和较高的DBT-温度(R．Dariola：NiAl for Turbine AirfoilApplication，Structural Intermetallics，The Minerals，Metals &Materials Society，1993，第495-504页)，这种合金在低温下呈现低的延展性。该NiAl合金的β相具有规则的立方B2晶格(CsCl型)，并由两个简单的相交立方晶胞组成，其中Al原子占据一个子晶格的立方体角，Ni原子占据另一个子晶格的立方体角。β相较粗，因而亦脆。

US 5，116，438报导了用镓微合金化的β相NiAl金属互化物。这种合金在Ga为0．25％(原子)时室温下的可延展性有明显的改善，Ga含量增高会带来负作用。

向Ni₃Al合金添加小含量硼和Hf，Zr，Fe以及这些元素的组合物，以便改善可延展性的报导，可从US 4，478，791和US 4，612，165获知。

本发明的目的在于改善NiAl涂层的可延展性，该涂层的γ母料含有高含量的β相，而且β相可具有不同的组成，例如NiAl，NiAlCr，NiAlMo，NiAlTi。

根据本发明，此目的通过下述措施达到，含NiAl-β相的涂层含下列微合金元素：0．1-8 Fe和／或0．1-8 Mo和／或0．1-8 Ga，而且Fe，Mo和Ga的总含量最多为10％(皆以％(重量)计)。

本发明的优点在于，涂层的可延展性有实质性的改善。通过与Fe，Ga和Mo的微合金化可使β相变细，从而使可延展性提高同时不使抗氧化性下降。如果超过所给范围，则会对可延展性和抗氧化和抗腐蚀性产生不利影响。

涂层特别宜含4％(重量)的Fe、Ga、Mo。

此外还宜添加少量B(0．0005-0．9，优选0．001-0．5％(重量))，Zr(0．0005-1．0，优选0．001-0．5％(重量))，和／或C(0．0005-0．8，优选最大0．5％(重量))，B、Zr和C增强晶界和β／γ相界。

附图展现了本发明的几个实施方案。

图1合金VL1(当前技术)的力-弯曲图；

图2本发明第一实施方案的合金L11的力-弯曲图；

图3本发明第二实施方案的合金L12的力-弯曲图；

图4本发明第三实施方案的合金L13的力-弯曲图；

图5合金VL2(现有技术)的力-弯曲图；

图6本发明一个实施方案的合金L／21的力-弯曲图；

图7合金VL3(当前技术)的力-弯曲图；

图8本发明一个实施方案的合金L31的力-弯曲图。

下面将按照实施例子和图1-8对本发明作较详细的解释。

按照本发明进行微合金化的涂层材料在γ母料中含大含量NiAl-β相，对可延展性的影响通过试样展现，材料经熔化然后锻造制成尺寸为7×2×35mm³的试样条，其中NiAl-β的体积含量约为40-70％。

200℃下对这些试样进行三点弯曲试验，测得塑性变形值，该值是涂层可延展性的尺度。

下列合金作为对比材料(以％(重量)计)：