[发明专利]保护不含铪的镍基单晶超合金部件免受腐蚀和氧化的方法

说明书

本发明涉及一种用于保护不含铪的镍基单晶超合金部件(1)免受腐蚀和氧化的方法。所述方法的特征在于其涉及至少以下步骤：制造不含铪的镍基单晶超合金部件(1)；在所述部件(1)上沉积包含铪的第一层(2)，沉积由包含至少10原子％铝的合金制成的底涂层以及包含铪的第二层来形成混合层(3)，以及在所述部件(1)上沉积包含铪的第三层(4)；进行扩散处理以使第一层(2)和第三层(4)扩散，从而在所述部件(1)的顶部形成第一相互扩散区(21)，在所述混合层(3)的表面上形成第二相互扩散区(41)；对所述第二相互扩散区(41)进行氧化处理以获得掺杂铪的氧化铝层(42)。

技术领域

本发明属于镍基单晶超合金的领域。

更具体地，本发明涉及一种用于保护不含铪的镍基单晶超合金部件免受腐蚀和氧化的方法。

背景技术

术语“超合金”是指在高温和高压下对氧化、腐蚀、蠕变和循环应力(特别是机械应力或热应力)表现出极好耐性的复合合金。这些超合金的具体应用在于制造航空用部件。

从内部到外部依次包括镍基单晶超合金基材、底涂层和绝热层的部件是现有技术中已知的。

已知的是，添加铪来改善超合金的耐腐蚀性和耐氧化性，以及绝热层的粘附性。

存在将铪添加到上述部件中的若干种技术。

第一种技术包括将少量铪直接加入到基材中，即在生产构成基材的超合金的过程中。然而，这使得这种超合金更加难以固溶化。

超合金经历热处理，包括固溶化阶段和回火阶段。这种处理包括将合金加热到低于共晶温度的合适温度，并在该温度下保持足够长的时间以使组成的元素浓度均匀化并控制金属间沉淀物的尺寸。从而优化了材料的微观结构特性。

然而，超合金中铪的存在使得共晶体难以完全或接近完全固溶化并且导致燃烧型缺陷

此外，第一种技术不会改善绝热层对基材的粘附性，因为超合金中铪的含有量较低并且扩散到底涂层中的铪的量甚至更低。然而，第一种技术改善了由此获得的部件的耐氧化性。

第二种技术是在沉积底涂层时将铪添加到该底涂层中。然而，该技术仅改善了绝热层对基材的粘附性。实际上，铪主要扩散到底涂层的晶界中，并因此不能改善超合金基材的耐腐蚀性和耐氧化性。

最后，第三种已知技术是既向基材中添加少量的铪，又在底涂层沉积期间添加少量的铪。

然而，该解决方案具有与第一种技术中提及的问题相同的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是克服现有技术的上述缺点。

特别地，本发明的目的是改善由不含铪的镍基单晶超合金制成的部件的耐腐蚀性和耐氧化性。

进一步地，当部件涂有绝热层时，本发明的目的还在于改善绝热层对部件的粘附性并增加由此形成的整个部件的使用寿命。

为此，本发明涉及一种用于保护不含铪的镍基单晶超合金部件免受腐蚀和氧化的方法。

根据本发明，该方法至少包括以下步骤：

制造不含铪的镍基单晶超合金部件，

在所述部件上沉积包含铪的第一层，然后同时或交替地沉积包含至少10原子％铝的合金的底涂层和包含铪的第二层以形成混合层，且最后沉积包括铪的第三层，

使所述包含铪的第一层扩散，以在所述不含铪的镍基单晶超合金部件的上部形成第一相互扩散区，并且使所述包含铪的第三层扩散，以在所述混合层的表面上形成第二相互扩散区，

在扩散处理之后，对所述第二相互扩散区进行氧化处理，以在所述第二相互扩散区的表面上获得掺杂铪的氧化铝层。