[发明专利]一种耐高温抗烧蚀合金

说明书

本发明公开了一种耐高温抗烧蚀合金，属于合金制备领域，目的在于解决目前通常采用电镀铬层作为速射武器、火炮身管等的耐高温烧蚀涂层，而电镀铬层在镀铬过程中，会发生由六方晶体到立方晶体的晶型转变，使得铬层中充满微裂纹，易于剥落，且需要使用有毒物质，对环境具有一定危害性的问题。该耐高温抗烧蚀合金包括金属基体、Ni‑B复合涂层、Re‑Co合金涂层。本发明以Ni‑B涂层作为合金的过渡层，并采用化学气相沉积法在Ni‑B涂层的表面沉积一层Re‑Co合金涂层，所制备的合金具有较好的抗高温、耐烧蚀性能。同时，基于结构的改进，有效防止制备合金涂层的过程中C杂质与金属基体的结合，使得本发明的涂层与合金具有极好的结合力，避免了裂痕、剥落现象等的发生。

技术领域

本发明涉及合金领域，尤其合金制备领域，具体为一种耐高温抗烧蚀合金。

背景技术

速射武器、火炮身管与发射药尾气在热、化学、机械作用下，会发生高温烧蚀。因此，需要在速射武器及火炮身管上设置耐高温烧蚀涂层。目前，电镀铬层是长期以来解决身管烧蚀问题的主要技术手段。然而，现有的电镀铬层在镀铬过程中，会发生由六方晶体到立方晶体的晶型转变，使得铬层中充满微裂纹，易于剥落。

另外，在电镀铬的过程中，需要用到有毒的六价铬化学物(H₂Cr₂O₇)，其无法满足日益严格的环保要求。因此，能保持可靠强度且满足环保要求的难熔金属（如钨(W)、钼(Mo)、铌(Nb)、钽(Ta)、铼(Re)以及碳-碳(C-C)复合材料等）进入了研究人员的视野。

《STRUCTURE OF RHENIUM COATINGS OBTAINED BY CVD》（Journal of StructuralChemistry，December 2009, Volume 50, Issue 6, pp 1126–1133）中，以0.5mm钢片为基板，采用化学气相沉积法在基体表面沉积一层Re单质涂层，其厚度为3-7μm。然而，该方法中，Re涂层为单质层，由于Re单质的性质，无法应用于高温环境下；同时，其仅研究了Re涂层的工艺参数和涂层参数，未提及涂层的性能参数，无法预知其是否能用于速射武器、火炮身管等耐高温耐烧蚀环境。

《The chemical vapor deposition of cobalt metal from cobalt (II)acetylacetonate》（Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry，Volume 31, Issue4, April 1969, Pages 995-1005）中，利用化学气相沉积技术在石英基体上沉积一层Co单质涂层。该文献发现，在实验条件下，乙酰丙酮钴会挥发70%，挥发的部分可以在基体上形成明亮而纯净的Co金属单质涂层，且沉积温度在275-310℃之间最为合适。该方案中，氢气是其必不可少的气体，可以作为还原性气体参与反应，也能够充当载气对前驱体气体进行运输。然而，该方案中，以石英为基体，不能用于速射武器、火炮身管等金属基体，其沉积的工艺参数不适用。另外，该方案仅讨论了工艺参数对涂层的影响，没有对涂层的其他参数进行研究，并未提及涂层的性能参数。

《化学气相沉积制备高纯度Re、Ir的相关机理研究》（杨诗瑞，北京理工大学，2015年，博士论文）中，以多晶Mo作为基体，ReCl₅和ReOCl₄为前驱体，沉积温度在1000-1300℃之间，在基体表面沉积一层Re单质涂层。该涂层采用热分解前驱体的方法，先对前驱体进行加热，使其升华，然后通过载气将前驱体气体运载到沉积部分进行沉积。然而，该方法中，前驱体不稳定且制备工艺较复杂；另外，实验只是制备出了涂层，讨论了工艺参数对涂层的影响，没有对涂层的其他参数进行研究；进一步，沉积实验的温度过高，限制了基体的选择范围。

为此，迫切需要一种新的方法/或结构，以解决上述问题。

发明内容