[发明专利]具有复合渗层的钛铝合金件及其制备方法、具有金刚石涂层的钛铝合金件及其制备方法

权利要求书

1.一种具有复合渗层的钛铝合金件，其特征在于，包括钛铝合金基体，以及设置于所述钛铝合金基体上的复合渗层；所述复合渗层包括依次层叠设置的TiAl₂层、掺锆的Ti₅Si₄层、掺锆的TiSi₂层，沿厚度方向由所述钛铝合金基体向所述复合渗层，所述复合渗层的热膨胀系数逐渐降低。

2.如权利要求1所述的具有复合渗层的钛铝合金件，其特征在于，所述复合渗层的热膨胀系数由(9.0-9.5)×10^-6/℃逐渐降低至(3.0-4.0)×10^-6/℃。

3.如权利要求1所述的具有复合渗层的钛铝合金件，其特征在于，所述复合渗层的厚度为35-50μm。

4.如权利要求1所述的具有复合渗层的钛铝合金件，其特征在于，所述TiAl₂层的厚度为12-26μm；所述掺锆的Ti₅Si₄层的厚度为8-12μm；所述掺锆的TiSi₂层的厚度为9-15μm。

5.如权利要求1所述的具有复合渗层的钛铝合金件，其特征在于，在所述钛铝合金基体和所述TiAl₂层之间，所述复合渗层还包括一Ti-Al互扩散层；

沿厚度方向由所述钛铝合金基体向所述复合渗层，所述Ti-Al互扩散层中的铝与钛的原子比由1:1逐渐增大为2:1。

6.如权利要求1所述的具有复合渗层的钛铝合金件，其特征在于，所述锆元素在所述复合渗层中掺杂的百分含量为2at.％-5at.％。

7.一种具有复合渗层的钛铝合金件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

取钛铝合金基体，对其进行表面预处理；

配置渗剂：将硅粉、氧化锆、催化剂与氧化铝粉混合均匀，得到渗剂；所述渗剂包括以下质量分数的各组分：5-20％硅粉、0.5-5％氧化锆、5-15％催化剂，余量为氧化铝粉；其中，所述催化剂为氟化钠；

将所得渗剂置于球磨机中研磨，之后烘干；将烘干后的渗剂装入坩埚，并将所述表面预处理后的钛铝合金基体埋入渗剂中，然后对装有基体的坩埚加盖并密封，置于热处理炉中，在大气气氛下，将所述热处理炉升温至800-1050℃，保温2-10小时后，冷却至室温，得到包埋渗后的合金件；

取出所述包埋渗后的合金件，依次置于去离子水、酒精中超声清洗，烘干后得到具有复合渗层的钛铝合金件。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述表面预处理包括对所述钛铝合金基体进行打磨处理，然后采用腐蚀液进行腐蚀处理；

其中，所述打磨是采用粒度为800-1500目的砂纸依次打磨；所述腐蚀液为体积比为1:(5-12)的浓硫酸与双氧水的混合溶液；所述腐蚀处理的时间为10s-2min。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述渗剂中，硅粉的粒度≤800nm，氧化锆的粒度≤800nm，氧化铝粉的粒度≥1微米。

10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述密封是对加盖后的坩埚采用硅溶胶和氧化铝的混合物进行密封，并在80-120℃的干燥箱中固化；其中，硅溶胶和氧化铝的质量比为1：(1-1.2)。

11.一种具有金刚石涂层的钛铝合金件，其特征在于，包括钛铝合金基体，以及依次设置于所述钛铝合金基体上的复合渗层和金刚石涂层，其中，所述复合渗层如权利要求1-6任一项所述。

12.一种如权利要求11所述具有金刚石涂层的钛铝合金件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

取钛铝合金基体，对其进行表面预处理；

配置渗剂：将硅粉、氧化锆、催化剂与氧化铝粉混合均匀，得到渗剂；所述渗剂包括以下质量分数的各组分：5-20％硅粉、0.5-5％氧化锆、5-15％催化剂，余量为氧化铝粉；其中，所述催化剂为氟化钠；

将所得渗剂置于球磨机中研磨，之后烘干；将烘干后的渗剂装入坩埚，并将所述表面预处理后的钛铝合金基体埋入渗剂中，然后对装有基体的坩埚加盖并密封，置于热处理炉中，在大气气氛下，将所述热处理炉以2-5℃/min的速率升温至800-1050℃，保温2-10小时后冷却至室温，得到包埋渗后的合金件；

取出所述包埋渗后的合金件，依次置于去离子水、酒精中超声清洗，烘干后得到具有复合渗层的钛铝合金件；

在所述复合渗层上沉积金刚石涂层，得到具有金刚石涂层的钛铝合金件。