[发明专利]一种利用强脉冲离子束制备具有连续过渡层的镀层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镀层的制备方法，更具体的讲，涉及一种利用强脉冲离子束制备具有连续过渡层的镀层的方法。

背景技术

当前，民航涡轮风扇发动机低压涡轮单元体前端位于涡轮燃气流通道的零件(包括第3级涡轮转子叶片，导向叶片，内涵道与外涵道组件等大量零件)，工作温度为800-900℃，普遍涂复铝硅镀层，对零件表面进行热防护。民航涡轮风扇发动机的铝硅扩散镀层最初采用的是包埋扩散镀层工艺，该工艺是将发动机零件以包埋的方式放置于固态铝硅合金粉末中，然后在加热炉中进行加热，通过一系列化学反应使铝原子扩散到零件表面，在零件表面形成热防护层。此工艺的操作温度相对较高，容易引起零件变形，同时包埋固态粉末渗金属的工艺操作环境较差。随后，又发展出了离子气相沉积铝硅镀层工艺。目前已经发展了双层、多层和梯度热防护镀层。但是，由于基底与薄膜镀层的材料往往不相同，两者热学(例如热膨胀系数)和力学性质(例如杨氏模量)存在着不同程度的差异。在热和力的周期性作用下，由于在两者的界面上产生的热学性质和力学性质突变而失配，会在界面上产生很大的应变，使薄膜镀层在界面上容易开裂，使防护层失效。

强流脉冲离子束亦称强脉冲离子束(Intense pulsed ion beam-IPIB)或称高功率离子束(High power ion beam-HPIB)。离子能量达100-500keV，能量密度达0.5-5J/cm²的中，低功率的强脉冲离子束(IPIB)是一种材料表面改性的新技术，它是在核聚变推动下发展起来的。由于它的效率高，束流强，束斑大，作用时间短，它能在百万分之一秒内足以使固体材料表面熔融，再重新固化，从而使固体表面晶粒细化，甚至出现纳米晶粒，其深度达1μm左右，所以它只使材料表面改性而不伤及材料本身。迄今为止，强脉冲离子束技术已经成功地应用于辐照金属/非金属材料表面改性、薄膜沉积、材料表面清洗和纳米粉末制备等领域，使表面的硬度及其抗氧化、抗疲劳、耐磨、耐腐蚀的性能有所提高^[1-12]。

[1]V.A.Shulov，et al，Modification of the Properties of Aircraft Engine Compressor Blades byIntense Pulsed Ion Beams，Surface and Coating Tech.，1997，96：39-44.

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发明内容

本发明的目的在于解决现有工艺中基底材料和镀层材料界面之间热膨胀系数不匹配的问题，提供一种能够制备具有连续过渡层的镀层的方法，以使不同材料在界面上的热膨胀系数能发生缓慢的连续变化，以克服在界面上的不匹配现象。