[发明专利]一种钛合金表面复合涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种钛合金表面复合涂层，包括设置在钛合金基体表面的阻燃涂层、设置在所述阻燃涂层上表面的隔热涂层和设置在所述隔热涂层上表面的红外隐身涂层；其中，所述阻燃涂层由Ti₄₀Zr₂₅Ni₃Cu₁₂Be₂₀形成；所述隔热涂层由ZrO₂‑Y₂O₃形成；所述红外隐身涂层为类金刚石DLC涂层。所述复合涂层兼具了阻燃、隔热与红外隐身功能，同时，所述复合涂层还表现出了优异的抗热震性能。本发明还提供了所述钛合金表面复合涂层的制备方法以及其在航空部件中的应用。

技术领域

本发明涉及钛合金表面改性领域，尤其涉及一种钛合金表面复合涂层及其制备方法和应用。

背景技术

钛合金由于比强度及比模量高、密度低、抗破坏能力强，在先进航空发动机的压气机机匣、叶片等航空部件上具有巨大的应用前景。但由于钛合金在高温环境下，遭受剧烈摩擦时会起火燃烧，并且会迅速蔓延，发生钛火事故，严重制约了钛合金在先进航空发动机中的应用。同时，近年来，红外探测和制导技术得到了快速发展，如机载红外搜索跟踪系统(IRST)对战斗机的前向探测距离已达185千米左右，与机载雷达的作用距离相近，对飞行器构成了日益严重的威胁，钛合金表面涂层迫切需要具备红外隐身功能。

现有技术中，采用等离子喷涂制备隔热涂层的技术相对成熟，但不具备阻燃性能以及红外隐身功能，无法满足其在航空领域中的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金表面复合涂层及其制备方法和应用，以解决现有技术中钛合金表面改性无法满足阻燃、隔热与红外隐身的复合功能的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种钛合金表面复合涂层，包括设置在钛合金基体表面的阻燃涂层、设置在所述阻燃涂层上表面的隔热涂层和设置在所述隔热涂层上表面的红外隐身涂层；

其中，所述阻燃涂层由Ti₄₀Zr₂₅Ni₃Cu₁₂Be₂₀形成；

所述隔热涂层由ZrO₂-Y₂O₃形成；

所述红外隐身涂层为类金刚石DLC涂层。

优选的，所述阻燃涂层的厚度为0.1～0.15mm。

优选的，所述隔热涂层的厚度为0.20～0.25mm。

优选的，所述红外隐身涂层的厚度为0.004～0.008mm。

优选的，所述阻燃涂层与隔热涂层之间还包括NiCrAlY过渡涂层，所述NiCrAlY过渡涂层的厚度为0.08～0.10mm。

本发明还提供了所述钛合金表面复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

采用电火花沉积法在钛合金基体的表面沉积Ti₄₀Zr₂₅Ni₃Cu₁₂Be₂₀，形成阻燃涂层；

采用等离子喷涂法在所述阻燃涂层的表面喷涂ZrO₂-Y₂O₃，形成隔热涂层；

采用等离子增强化学气相沉积法在所述隔热涂层的表面制备类金刚石DLC涂层，作为红外隐身涂层，得到钛合金表面复合涂层。

优选的，所述电火花沉积法过程中的电压为60～100V、放电频率为1000～2000Hz、放电电容为40～120μF。