[发明专利]一种弥散氧化物镍铝合金制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种弥散氧化物镍铝合金制备方法的制备方法，属于抗高温氧化涂层制备及性能技术领域。 

背景技术

镍基高温合金是航空、航天发动机的主要材料之一。随着现代航空业的飞速发展，对合金的抗氧高温氧化能力提出更高的要求。在合金中添加少量的稀土和稀土氧化物，形成弥散分布的强化相，形成弥散氧化物强化合金，能够显著地提高氧化膜的抗剥落能力、降低恒温及循环氧化速率，改善合金的抗高温氧化性能。 

弥散氧化物涂层首次出现在1986年，Luthra采用等离子喷方法，涂层中添加弥散的Y₂O₃，虽然涂层的疏松缺陷较为严重，但抗高温循环氧化能力比相同Y含量的合金涂层提高了一倍。苏联Paton焊接研究所采用双蒸发源EB-PVD方法成功制备了一系列金属－弥散氧化物涂层。周浪采用改进的直流磁控溅射沉积工艺制备型CoCr-Y₂O₃和 CoCr-Cr₂O₃弥散氧化物涂层。李铁藩等人采用复合电镀及热扩散两步法制取La₂O₃弥散氧化物涂层，但是，磁控溅射法效率较低。齐慧滨采用自行研制的高频电脉冲沉积(HFESD)设备制备了Fe₂₀Cr_4.5Al-Y₂O₃弥散氧化物微晶涂层，含有Y₂O₃弥散氧化物颗粒的微晶涂层，完全消除了Al₂O₃氧化膜中的凸脊，细化了氧化膜的晶粒，抑制了氧化膜的剥落，大大地提高了氧化膜的致密性和粘附性。但是，这种方法适合于平面，对于不规则形状的零部件效果较差。 

发明内容

本发明提供一种弥散氧化物镍铝合金的制备方法，目的是采用新的途径，简化制备弥散氧化物镍铝合金涂层的工艺过程，获得致密均匀、稳定的抗高温氧化涂层，使弥散氧化物镍铝合金涂层能够得到更为广泛的应用。 

本发明是利用镍基合金表面渗铝时的扩散特性，采用纯铝做为供铝剂，经过球磨预处理，将超细的稀土氧化物粉末弥散分布在纯铝粉颗粒内。镍基合金在扩散渗铝时，基体的镍向外扩散，形成镍铝金属间化合物，同时，弥散分布在纯铝颗粒内的稀土氧化物保留在镍铝金属间化合物组织内，从而形成弥散氧化物镍铝合金涂层（弥散氧化物镍铝合金）。具体步骤包括如下： 

（1）将纯铝粉和稀土氧化物粉末按照95～99.5wt%：0.5～5wt%的比例混合，然后将混合物球磨，超细的金属氧化物弥散分布在铝粉颗粒中；

（2）将步骤（1）中的球磨后的混合物作为供铝剂、NH₄Cl作为助渗剂，清漆作为粘结剂，按照供铝剂：助渗剂：粘结剂为30～70wt％：1～5wt％：25～69wt%的比例混合，充分研磨后与浓度为10～15wt%的聚乙烯醇溶液按照固体与液体的质量百分比20～50 wt％：50～80wt%的比例混合，再进行充分研磨并搅拌，制成渗铝料浆；

（3）以纯镍或镍基合金为基体，用浸涂或刷涂的方法，将渗铝料浆均匀涂覆在基体表面得到试样，干燥后，在惰性气体或真空环境中，以5～10℃/分钟的加热速度，将试样加热到600～900℃，保温2～10小时后随炉冷却即得到弥散氧化物镍铝合金。

所述纯铝粉的粒度为10～60微米，纯度99.5wt%以上。 

所述稀土氧化物粉末包括氧化钇（Y₂O₃）、氧化铪（HfO₂）和氧化铈（CeO₂）的一种或几种的任意比例混合物，粉末颗粒尺寸为20～100纳米。 

所述混合物球磨的条件为转速60～600转/分钟，处理时间为1～6小时。混合物球墨采用干法或湿法球磨，湿法是采用纯乙醇完全淹没粉末进行球磨，然后干燥。 

所述清漆又名凡立水，是由树脂为主要成膜物质在加上溶剂组成的涂料。 

所述步骤（3）中，镍基合金为纯镍或镍基合金；试样可以为矩形、圆形或不规则形状。 

所述镍基合金为牌号为NS和GH系列的镍基合金。 

所述步骤（3）中浸涂是将镍基合金试样1～5次浸入渗铝料浆，每次停留5～20秒；刷涂是在镍基合金试样表面刷涂1～5次。 

所述步骤（3）中涂覆好的试样干燥是在先室温下放置0.5～2小时，再在80～100℃烘干1～2小时。