[发明专利]一种TiAl基合金高温抗氧化涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属抗氧化涂层领域，具体涉及一种TiAl基合金高温抗氧化涂层及其制备方法。

背景技术

先进材料的研发和应用一直是科技发展与社会进步的基石，近年来，航空航天、汽车工业取得了飞速的发展，先进航空航天用高性能结构材料应当符合以下条件：低密度、高的比强度与比刚度、良好的高温抗氧化性能。

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，近年来，虽然TiAl基合金的相关研究工作已经取得了相当大的突破，但是在实现该类合金的工程化应用的道路上还有许多的难题需要尽快解决，例如当温度在800℃以上时，TiAl基合金就面临抗氧化性能不足的问题，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抗氧化的方法，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基合金高温抗氧化涂层及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种TiAl基合金高温抗氧化涂层，由以下质量百分数的组分组成：

SiO₂50％～80％；

Na₂O5％～30％；

CaO5％～30％；

Al₂O₃5％～10％。

优选的，TiAl基合金高温抗氧化涂层，由以下质量百分数的组分组成：

SiO₂60％～75％；

Na₂O10％～20％；

CaO10％～20％；

Al₂O₃7％～9％。

优选的，TiAl基合金高温抗氧化涂层，由以下质量百分数的组分组成：

SiO₂62％；

Na₂O15％；

CaO15％；

Al₂O₃8％。

一种TiAl基合金高温抗氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)取TiAl基合金高温抗氧化涂层各组分，按比例混合均匀，加热至1300℃～1500℃，保温6h～8h，随炉冷却，得高温抗氧化涂层原料，待用；

(2)将步骤(1)所得高温抗氧化涂层原料加热到1100℃～1300℃的粘流态，然后，将TiAl基合金完全浸泡在粘流态的涂层原料中，即可得到表面附有高温抗氧化涂层的TiAl基合金。

优选的，步骤（1）中加热温度为1400℃，保温时间为保温6h。

优选的，步骤（2）中加热温度为1200℃。

通过上述方法制备的抗氧化涂层可在1300℃以下条件下对TiAl基合金进行有效的抗氧化保护。将TiAl基合金完全浸泡在粘流态的涂层原料中，抗氧化涂层可以将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基合金高温抗氧化方法容易实行，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)抗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；(4)TiAl基合金高温处理之后，在冷却的过程中，由于抗氧化涂层和TiAl基合金膨胀系数的差异，抗氧化涂层会自动脱落，去除抗氧化涂层容易。

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，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。