[发明专利]一种NiCrAlYSi粉末喷涂材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于表面涂层的涂覆技术领域，特别提供一种镍基喷涂粉末材料的制备方法，可以广泛应用于各型发动机类似零件表面涂层的制备。

背景技术

现代航空发动机的发展，要求航空发动机在更高温度下工作的同时，又要延长其使用寿命，这样对发动机热端零部件材料提出了越来越高的要求。传统的高温合金很难满足这一要求，表面涂覆防护涂层是解决材料高温氧化、腐蚀及耐热等问题的最有效的方法。

某发动机低压涡轮导向叶片材料为一种镍基金属间化合物，该材料不含元素Ti而含有1.0~2.0%的Hf，并且Al+Ta+Cr含量高于19%，具有良好的抗氧化、耐腐蚀性能，铸造性能突出，可作为一种新型1100℃用涡轮导向叶片合金材料。为了进一步提高涡轮导向叶片的抗氧化、耐腐蚀性能，设计要求在叶片表面涂覆NiCrAlYSi涂层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种NiCrAlYSi粉末喷涂材料的制备方法，采用该方法制得的NiCrAlYSi粉末其化学成分及粒度等性能指标均满足使用要求，为顺利完成NiCrAlYSi涂层的喷涂工作提供了技术保障。

本发明具体提供了一种NiCrAlYSi粉末喷涂材料的制备方法，所述NiCrAlYSi粉末化学成分配比为重量百分比：Cr：18.0-22.0；Al：8.0-10.0；Si：0.5-0.8；Y：0.5-0.8；O：≤0.050；N：≤0.020；Ni余量；

其特征在于：采用“预制母合金+超声气体雾化”的工艺，来达到粉末化学成分控制均匀的目的，具体工艺流程为：

（1）、预制母合金：采用真空感应加热的方法制备母合金，将原料置于氧化镁坩埚中，预抽真空度高于2Pa，精炼温度为1410℃±20℃，精炼时间为15min～20min，浇铸温度为1440℃±20℃，冷却后浇铸成直径为70mm～100mm的合金棒；

（2）、成分分析：对所得母合金进行成分分析，如所得合金成分超出所述NiCrAlYSi粉末化学成分配比，则按照此配比进行二次备料，并重新进行步骤（1），如未超出所述NiCrAlYSi粉末化学成分配比，则直接进行步骤（3）；

（3）、气体雾化制粉：利用超声气体雾化技术制备粉末材料，雾化温度为1500℃～1530℃，雾化压力为8MPa～10MPa，气体流量为10m³/min～15m³/min，合金液流量为2kg/min～4kg/min，雾化介质为纯净氩气。

为了满足粉末成分及粉末对杂质方面的要求，优选的合金原料为：

①、镍：电解镍，材质不低于Ni9996。

②、铬：纯度不低于JCr99A。

③、铝：纯度≥99.0%。

④、硅：纯度≥98.0%。

⑤、钇：采用中间合金，非主元元素及杂质总量≤2wt%。

采用本发明所述方法所得NiCrAlSiY合金粉末其化学成分均在要求范围内，且粉末质地均匀、干燥，无外来杂质和结团现象，其松装密度以及流动性均满足喷涂要求。

所得粉末粒度组成为：

+270目：        ≤5%

-270目～+600目：≥85%

-600目：        ≤10%

且不同粒度的粉末相组成相同，均由γ′相和γ相组成；不同粒度的粉末颗粒形貌大部分都为球形，颗粒越大，颗粒表面粘附的卫星状小颗粒越多；不同粒度的粉末热学特性基本相同。

本发明创新点：

（1）、采用“预制母合金”工艺，实现对Y、Si等易氧化、易烧损元素的控制。

（2）、利用超声气体雾化技术制备粉末材料，对雾化工艺进行研究，分别进行了合金雾化温度（过热度）、雾化压力、气体流量、合金液流量等工艺参数对雾化进程和合金粉末粒度分布的影响，得到了最佳的工艺参数，实现合金粉末粒度及形貌分布控制。

采用本发明所述方法制得的NiCrAlYSi粉末已用于低压涡轮导向叶片表面涂层的涂覆，涂层的质量良好，其性能满足发动机使用要求。本发明所述方法满足了低压涡轮导向叶片表面涂层的涂覆需要，实现了材料的工程化应用，满足发动机制造需求，降低发动机的制造成本，具有显著的社会效益和经济效益，同时还可以推广使用到其它军机、民机和燃机，应用前景广阔。

附图说明

图1本发明工艺流程图；

图2粉末粒径微分与累积分布图；

图3X衍射分析结果；

图4差热分析（DSC）结果；