[发明专利]钽钨合金高温抗氧化涂层材料及制备方法及钽钨合金螺套

说明书

本发明涉及一种钽钨合金高温抗氧化涂层材料及制备方法及钽钨合金螺套。其特点是，按照质量百分比计组成为：MoSi₂为7.0～9.0Wt％，Mo为5.5～7.5Wt％，W为4.0～6.0Wt％，ZrO₂为3.5～5.5Wt％，HfO₂为2.5～4.5Wt％，Y₂O₃为2.5～3.5Wt％,TiB₂为1.0～2.0Wt％，余量为Si。本发明提供了一种可以在高温环境中与钽钨合金配套使用，具有韧性好、与基材结合力强、结构致密、性能优异的一种钽钨合金高温抗氧化涂层材料及制备方法，解决新型超音速发动机研制中钽钨合金(Ta10W)螺套高温抗氧化防护涂层制备的难题。

技术领域

本发明涉及一种钽钨合金高温抗氧化涂层材料及制备方法及钽钨合金螺套。

背景技术

随着科学技术的不断发展，高温材料的应用温度在不断提高，尤其是超声速巡航飞行器，伴随发动机的持续升级换代，对高温材料提出更高的温度及高温性能要求。由于发动机工作温度高，对其材料性能的要求十分苛刻，尤其是各部件之间连接问题显得尤为突出，目前国内在紧固连接件高温抗氧化材料研制方面已取得了突破性进展，但在C/C复合材料与其他部件连接中遇到瓶颈，由于C/C复合材料具有很好的高温性能，但强度和力学性能差，在结构件连接设计中C/C复合材料常用阴螺纹的方式与其他部件进行连接，由于C/C复合材料强度、韧性和力学性能差，在C/C复合材料上加工阴螺纹存在较多问题：如极易出现分层；加工时易出现螺纹掉齿；在反复拆装过程中出现脱扣等现象，从而导致产品连接强度低，质量一致性差，装机工作可靠性不足等问题。

为解决该问题，对C/C复合材料阴螺纹采用加装螺套设计。由于钽钨合金具有高熔点、高热强性和良好的加工性能，是航天飞行器关键高温部件的主要结构材料，因此螺套采用难容钽钨合金加工，而钽钨合金在高温下易发生氧化破坏，为预防钽钨合金在高温下氧化，必须在合金表面制备高温抗氧化涂层加以防护。由于螺套类似与弹簧，在安装过程中需压缩产生形变，而现有涂层脆性极大且结构较疏松，涂层与基体结合强度低，在类似螺套这种在安装或工作过程中会产生形变的部件上使用时，涂层由于脆性大会因形变而产生裂纹或脆断，随着变形量的加大，由于涂层结构疏松，涂层与基体结合强度低而导致涂层脱落。

例如现有技术文件：申请号为ZL201110024938.3的中国专利中公开了一种钽钨合金涂层及制备方法，涂层主要成分由含Si、Cr的不同元素组成，用钾盐或钠盐等优选组合的配方，制成可在1800～1900℃的高温下使用的高温抗氧化涂层，涂层具有超高温的特点。申请号为CN201510216664.6的中国专利中公开了一种钽钨合金复合涂层及制备方法，涂层材料由两组不同成分的抗氧化材料通过三次复合制成，涂层可在1500～1900℃宽温域下工作，且有长寿命的特点。上述专利所提到的涂层具有超高温、长寿命的特点，但由于涂层结构的陶瓷相，涂层脆性极大，在类似螺套这种在安装或工作过程中会产生形变的部件上使用时，涂层由于脆性大会因形变而产生裂纹或脆断，随着变形量的加大，因涂层结构疏松，涂层与基体结合强度低而使涂层脱落，导致涂层在安装或工作过程中会发生形变或弯曲的高温部件上无法使用。因此，探索一种韧性好、高温抗氧化性能稳定、结构致密、涂层与基材结合力强的钽钨合金高温抗氧化涂层成为超音速发动机研究中急需解决的一个研究重点。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种韧性好、与基材结合力强、结构致密、性能优异的钽钨合金高温抗氧化涂层，能够在高温环境中与钽钨合金配套使用；

本发明的目的之二是提供一种上述涂层的制备方法；

本发明的目的之三是提供一种使用上述涂层的钽钨合金螺套。