[发明专利]一种TiAl基合金高温防氧化涂层及方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种TiAl基合金高温防氧化涂层及方法。

背景技术

TiAl基合金具有高的比强度、比刚度和低密度，以及良好的高温抗氧化、抗蠕变性能，是一种非常有潜力的轻质高温结构材料，在航空航天、汽车制造等工业领域有着广阔的应用前景，然而，850℃以上合金抗氧化性能明显下降，而TiAl基合金的热加工及热处理均在900～1300℃之间，因此，防止TiAl基合金在高温处理时的氧化行为，对合金的开发与应用具有重要的意义。目前，国内外有很多学者研究了TiAl基合金高温变形及热处理时防氧化的方法，主要通过使用特殊包套来实现，但是，使用包套工艺流程比较复杂，加工包套以及抽真空的成本较高，并且在加工过程中，由于包套的变形与TiAl基合金变形的不一致性，造成TiAl基合金变形不均匀和容易出现裂纹缺陷，同时，变形后包套与合金的分离比较困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种组分配比合理、生产工艺简单、操作使用方便、成本低、可有效防止TiAl基合金高温氧化、不影响TiAl基合金高温变形能力、涂层与基体在常温下分离方便的TiAl基合金高温防氧化涂层及方法。

本发明---一种TiAl基合金高温防氧化涂层，由下述组分组成(质量百分比)：

SiO₂ 50％-80％，

Na₂O 1％-30％，

CaO 1％-30％。

本发明---一种实施TiAl基合金高温防氧化涂层的方法，包括以下步骤：

(1)取TiAl基合金高温防氧化涂层各组分，按比例混合均匀，加热至1400～1600℃保温1～5小时，随炉冷却，得防氧化涂层原料，待用。

(2)将步骤(1)所得防氧化涂层原料加热到1000℃～1300℃的粘流态，然后，将粘流态的防氧化涂层原料涂敷在TiAl基合金表面或将TiAl基合金完全浸泡在粘流态的涂层原料中，即可对TiAl基合金在1300℃以下条件下进行的高温热处理、锻造和轧制实施有效的防氧化保护。

通过上述方法制备的防氧化涂层可在1300℃以下条件下对TiAl基合金进行有效的防氧化保护。将粘流态的防氧化涂层原料涂敷在TiAl基合金表面或将TiAl基合金完全浸泡在粘流态的涂层原料中，防氧化涂层可以将TiAl基合金和空气有效的隔离开，可以有效防止TiAl基合金在高温热处理和变形条件下被氧化。

本发明的优点主要有：

(1)比传统的TiAl基合金高温防氧化方法容易实行，实施工艺简单，技术难度低，工艺实施成本低。

(2)所采用的原料成本低廉，可重复利用，经济效益高。

(3)粘流态的防氧化涂层和TiAl基合金结合性能良好，高温不易脱落，不仅能保护静态不变形的TiAl基合金，还能保护动态热变形的TiAl基合金。

(4)防氧化涂层在高温下不会腐蚀TiAl基合金，对其没有破坏和污染。

(5)TiAl基合金高温处理之后，在冷却的过程中，由于防氧化涂层和TiAl基合金膨胀系数的差异，防氧化涂层会自动脱落，去除防氧化涂层容易。

综上所述，本发明组分配比合理、生产工艺简单、操作使用方便、成本低、可有效防止TiAl基合金高氧化、不影响TiAl基合金高温变形能力、涂层与基体在常温下分离方便，有效的克服了现有技术使TiAl基合金变形不均匀、容易出现裂纹的缺陷及变形后包套与合金分离比较困难弊端，适于工业化应用，可替代现有TiAl基合金高温防氧化工艺。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明。

实施例1

将SiO₂ 80％，Na₂O 19％，CaO 1％(质量百分比)混合均匀，在1400℃保温2h烧制成玻璃。在1200℃时将玻璃涂抹在边长为10mm正方体的TiAl基合金表面，将有玻璃保护的块状TiAl基合金在1200℃保温30min，空冷至室温，去除玻璃涂层，TiAl基合金表面完后，未被氧化。

实施例2

将SiO₂ 80％，Na₂O 1％，CaO 19％(质量百分比)混合均匀，在1400℃保温2h烧制成玻璃。在1200℃时将玻璃涂抹在边长为10mm正方体的TiAl基合金表面，将有玻璃保护的块状TiAl基合金在1250℃保温30min，空冷至室温，去除玻璃涂层，TiAl基合金表面完后，未被氧化。

实施例3