[发明专利]一种氮化硼纳米片增强镍三铝金属间化合物复合涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氮化硼纳米片增强Ni₃Al金属间化合物复合涂层的制备方法，包括：将镍粉和铝粉混合，得到混合粉末；将所述混合粉末和氮化硼纳米片分散液混合后干燥，得到粉体；将所述粉体进行喷雾造粒，得到喷涂喂料；将所述喷涂喂料进行等离子喷涂，得到氮化硼纳米片增强Ni₃Al金属间化合物复合涂层。本发明提供了一种兼具轻质、高强韧性和润滑性能的金属间化合物复合涂层的制备方法，获得兼备耐高温、耐磨损、耐腐蚀、低摩擦系数等多种优异性能配合的新型氮化硼纳米片增强Ni₃Al金属间化合物复合涂层。本发明还提供了一种氮化硼纳米片增强Ni₃Al金属间化合物复合涂层。

技术领域

本发明属于涂层技术领域，尤其涉及一种氮化硼纳米片增强Ni₃Al金属间化合物复合涂层及其制备方法。

背景技术

航空航天、石化冶金、能源动力、海洋工程等国家重大高新技术装备中存在有大量事关装备服役安全的关键金属摩擦运动副零部件，其在高/低温(宽温域)、高速、重载、氧化、腐蚀等极端恶劣服役条件下承受强烈摩擦磨损而导致零部件的使役寿命降低，进而影响整个装备的可靠性和寿命。通常情况下，运动副零部件的失效始于它们的表面。因此，在保持零部件基体材料固有的综合特性(韧性、强度等)的同时，采用等离子喷涂技术在运动副零部件表面制备耐磨氮化硼纳米片增强Ni3Al金属间化合物复合涂层及其制备方法，被认为是解决上述问题即经济又切实可行的有效方法。

Ni₃Al金属间化合物具有许多优良的性能，包括高熔点、高抗高温氧化、耐腐蚀、较高的高温强度和蠕变抗力以及高的比强度，而且具有峰值温度以下屈服强度的正温度效应，如Ni₃Al在600～900℃温度范围具有反常的屈服强度-温度关系，即随着温度的升高，强度也升高。因此，Ni₃Al金属间化合物作为高温耐磨涂层在民用和军事工业中应用前景广阔。然而，Ni₃Al中温动态脆性和较差的高温蠕变抗力，是阻碍其工程实际应用和发展的主要原因。如影响发动机性能的重要材料-航空发动机涡轮叶片和涡轮盘的材料，对性能要求十分苛刻，既应具有良好的强韧性配合，又应具有优异的高温耐磨性能。而单一的Ni₃Al作为涂层材料往往很难满足恶劣条件对航空发动机零部件表面涂层性能的要求。大量研究结果表明，尽管Ni₃Al化合物的一些性能(如室温脆性、蠕变抗力小等)可以通过合金化的方法得以改善，但性能提升的幅度非常有限。

目前，领域内研究方向主要在于发展以陶瓷纤维/颗粒(如TiC、Si₃N₄、Al₂O₃、TiB₂等)增强的金属间化合物基复合材料(Intermetallic matrix composites，IMCs)，而且该方向被认为是进一步改善Ni₃Al中高温力学性能和高温抗氧化性能的有效途径。但是，这些陶瓷纤维/颗粒的密度比较大，因而降低了氮化硼纳米片增强Ni₃Al金属间化合物复合涂层的比强度。专利CN103498074A采用放电等离子烧结制备了石墨烯增强Ni₃Al复合材料，结果表明石墨烯的添加有效的提升了涂层的摩擦学性能。但是，石墨烯在温度350℃以上发生氧化，进而降低了该材料高温下的摩擦学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氮化硼纳米片增强Ni₃Al金属间化合物复合涂层及其制备方法，本发明提供的复合涂层具有较好的性能。

本发明提供了一种氮化硼纳米片增强Ni₃Al金属间化合物复合涂层的制备方法，包括：

将镍粉和铝粉混合，得到混合粉末；

将所述混合粉末和氮化硼纳米片分散液混合后干燥，得到粉体；

将所述粉体进行喷雾造粒，得到喷涂喂料；