[发明专利]一种高温合金与热障涂层一体化成型的方法及带有热障涂层的合金材料

说明书

本发明提供了一种高温合金与热障涂层一体化成型的方法及带有热障涂层的合金材料，属于增材制造技术领域。本发明通过在高温合金与热障涂层之间设置过渡层，所述过渡层中高温合金和热障涂层采用激光熔化成形技术进行复合，能够在高温合金与热障涂层之间形成冶金结合，从而提高了热障涂层与高温合金的结合强度；通过在过渡层制备过程中将高温合金粉末含量和热障涂层粉末含量进行梯度设置，进一步提高了热障涂层与高温合金的结合强度；同时采用选区激光熔化成形技术实现高温合金与热障涂层的一体化成形，进一步提高了热障涂层与高温合金的结合强度。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种高温合金与热障涂层一体化成型的方法及带有热障涂层的合金材料。

背景技术

航空发动机和燃气轮机作为高度复杂和精密的热力机械，被广泛应用于航空航天、船舶电力及油田气运输开采等领域。随着现代工业进程飞速发展，航空发动机和燃气轮机的工作环境也变得越来越恶劣，机器内部长期处于高温、高压和高热负荷的环境中，这就对机械内部热端部件的寿命及可靠性提出了很高的要求。目前，在实际应用中主要通过如下方案满足其服役要求：发动机热端采用高温合金制造，并在高温合金表面制备热障涂层。

目前，带有热障涂层的合金材料的制备方法主要为先采用传统锻造加工或增材制造技术制备高温合金，再采用等离子喷涂的方式将金属粘接层和表面陶瓷层依次沉积到高温合金的表面。整个过程繁杂且热障涂层与高温合金结合强度低、易在使用过程中脱落。

因此，如何提高高温合金与热障涂层之间的结合强度成为亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温合金与热障涂层一体化成型的方法及带有热障涂层的合金材料。本发明提供的方法制备得到的带有热障涂层的合金材料具备优异的结合强度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高温合金与热障涂层一体化成型的方法，包括以下步骤：

采用选区激光熔化成形技术依次在基板上制备高温合金、过渡层和热障涂层；

所述过渡层的制备方法包括：在高温合金上逐层进行过渡层粉末的铺设和激光熔化成形，得到过渡层；

所述过渡层粉末包括高温合金粉末和热障涂层粉末；沿高温合金到热障涂层的方向上，每层过渡层粉末中高温合金粉末的含量逐层降低，热障涂层粉末的含量逐层升高。

优选地，所述高温合金粉末包括镍基高温合金粉末、铁基高温合金粉末或钴基高温合金粉末。

优选地，所述铁基高温合金粉末的化学成分按质量百分比计包括：Cr15.0～26.0％、Ni 15.0～50.0％，Mo 0.90～7.0％、A1≤3.0％、Ti≤3.50％、Nb0.25～5.50％、C≤0.12％、Si≤1.0％、Mn≤2.0％、P≤0.025％、S≤0.030％、Cu≤0.5％、W≤10.0％、V 0.10～1.50％、B≤0.015％、Ce≤0.050％和余量的Fe。

优选地，所述高温合金粉末的粒径为15～70μm。