[发明专利]一种单晶涡轮叶片叶尖纳米颗粒增强耐磨涂层的制备方法

权利要求书

1.一种单晶涡轮叶片叶尖纳米颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述方法以单晶高温合金涡轮叶片作为基材，以掺杂纳米陶瓷颗粒增强的抗氧化合金复合材料作为涂层材料，采用高能微弧火花沉积工艺制备与基材组织保持定向外延生长的纳米陶瓷颗粒增强耐磨涂层；具体步骤如下：

(1)制备纳米陶瓷颗粒增强的耐磨涂层复合材料电极：

a.将纳米级陶瓷颗粒以一定的比例加入到抗氧化合金粉末中，采用行星球磨机对混合粉末进行高能球磨，使纳米陶瓷颗粒与抗氧化合金均匀混合；

b.将混合后的粉末经过热等静压制备成致密性良好的复合材料合金块体；

c.在复合材料块体中采用线切割制备一定直径的棒料作为电极；

(2)采用高能微弧火花沉积设备在单晶高温合金涡轮叶片表面制备纳米陶瓷颗粒增强的耐磨涂层：

a.对单晶高温合金涡轮叶片叶尖表面进行打磨、丙酮或酒精清洗后作为基材接入负极，将纳米陶瓷颗粒增强复合材料电极接入正极；

b.设置相应的工艺参数后，可在火花放电的作用下将纳米陶瓷颗粒增强的复合材料熔化后喷射到单晶高温合金涡轮叶片叶尖表面形成沉积斑，快速凝固后形成具有冶金结合的涂层，其组织与单晶高温合金基材保持定向外延生长，纳米陶瓷颗粒在涂层中均匀分布。

2.根据权利要求1所述一种单晶涡轮叶片叶尖纳米颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述高能微弧火花沉积时工艺参数为电压40-120V，脉冲频率1-1000Hz，电容70-420μf,电极与基材相对移动速度0.5-6mm/s，电极与基材之间保持30°-80°的倾斜角度。

3.根据权利要求1所述一种单晶涡轮叶片叶尖纳米颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述纳米级陶瓷颗粒的粒径范围在30nm-100nm，陶瓷颗粒的重量比例为0.5％-30％，陶瓷颗粒为氧化物、氮化物或碳化物高硬度材料。

4.根据权利要求1所述一种单晶涡轮叶片叶尖纳米颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述行星球磨参数为转速100-600r/min，球磨时间为1-5小时。

5.根据权利要求1所述一种单晶涡轮叶片叶尖纳米颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述热等静压参数为加热温度1100-1400℃，压力10-100MPa,保压时间1-3小时。

6.根据权利要求1所述一种单晶涡轮叶片叶尖纳米颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述合金块体致密度为80％-99％，电极棒材直径为2-6mm。

7.根据权利要求1所述的一种单晶涡轮叶片叶尖纳米颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于，实现所述方法的装置包括行星球磨机、热等静压设备、线切割机、打磨机和高能微弧火花沉积设备；所述行星球磨机对混合合金粉末进行高能球磨；球磨好的混合合金粉末送热等静压设备进行高温热压成合金块体；合金块体经线切割机切割成所需要的电极；所述打磨机对需要处理的涡轮机叶片叶尖进行打磨清洗；以叶尖为负极，电极为正极，在高能微弧火花沉积设备上对叶尖进行火花沉积，在涡轮叶片叶尖表面形成纳米陶瓷颗粒增强的耐磨涂层。