[发明专利]一种钛合金原位自生铝硅梯度热浸镀涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种钛合金原位自生铝硅梯度热浸镀涂层，其特征在于：钛合金表面依次形成致密的固溶硅原子的Ti(Al,Si)₃中间相层、τ₂:Ti(Al,Si)₂相+L-(Al,Si)相层、硅浓度梯度的L-(Al,Si)相层，其中L-(Al,Si)相为热浸镀的液相淬火后的形成的固体相。

2.根据权利要求1所述的一种钛合金原位自生铝硅梯度热浸镀涂层，其特征在于：Ti(Al,Si)₃中间相层与基体紧密结合，致密无裂纹；τ₂:Ti(Al,Si)₂相+L-(Al,Si)相层依附于Ti(Al,Si)₃中间相层，块体状的τ₂:Ti(Al,Si)₂相弥散分布在L-(Al,Si)相中；最外层的L-(Al,Si)相层自里向外硅浓度逐渐升高。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种钛合金原位自生铝硅梯度热浸镀涂层，其特征在于：涂层在120小时，900℃大气氧化环境下增重不超过5mg/cm²。

4.一种权利要求1-3任一项所述的钛合金原位自生铝硅梯度热浸镀涂层制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)按照钛合金工件形状以1.2-1.3倍比例放大的高纯度二氧化硅石英玻璃器皿加热到800℃-900℃范围内预热保温；

(2)将钛合金工件表面打磨平整，用酸洗加碱洗的方法去氧化皮和油污，低温烘干待用；

(3)将800℃纯铝液浇注到步骤(1)高纯度二氧化硅石英玻璃器皿中，静置保温；

(4)立即将步骤(2)中钛合金工件浸入步骤(3)高纯度二氧化硅石英玻璃器皿的铝熔体中，静置在800℃-900℃范围内进行热扩散反应；

(5)控制步骤(4)的热浸镀时间在0.2-2小时范围内，确保铝液同时与基体中的钛反应生成TiAl₃中间相层，与二氧化硅反应生成硅原子在铝液中往基体扩散，并且确保铝硅在钛合金表面形成一层铝硅梯度涂层；

(6)热浸镀一定时间后，将步骤(5)中的钛合金工件迅速抽出，甩掉表面多余的液相，水淬，得到钛合金原位自生铝硅梯度热浸镀涂层。

5.根据权利要求4所述的钛合金原位自生铝硅梯度热浸镀涂层制备方法，其特征在于：步骤(1)包括：采用工件形状一致的高纯度二氧化硅石英玻璃器皿既是提供硅源的反应材料又起到模具的作用，保证原位自生铝硅梯度复合材料一次性铸造成型；静置在800℃-900℃范围内预热保温，该温度的具体值设置与热浸镀温度一致。

6.根据权利要求4所述的钛合金原位自生铝硅梯度热浸镀涂层制备方法，其特征在于：步骤(3)包括：将800℃纯铝液浇注到步骤(1)的高纯度二氧化硅石英玻璃器皿中，静置在800℃-900℃范围内，确保铝液与二氧化硅反应的温度，该温度的具体值设置与热浸镀温度一致。

7.根据权利要求4所述的钛合金原位自生铝硅梯度热浸镀涂层制备方法，其特征在于：步骤(4)包括：立即将步骤(2)中钛合金工件浸入步骤(3)高纯度二氧化硅石英玻璃器皿的铝熔体中，确保基体中的钛先与铝反应生成TiAl₃中间相层，然后等铝硅反应生成的硅原子扩散至基体固溶进TiAl₃中形成二次固溶体Ti(Al,Si)₃；过饱和后，钛、铝、硅反应生成τ₂:Ti(Al,Si)₂三元相；静置在800℃-900℃范围内保温，确保铝液与二氧化硅反应的温度，该温度的具体值设置与热浸镀温度一致。