[发明专利]一种钒合金在审

专利信息
申请号: 202111204317.3 申请日: 2021-10-15
公开(公告)号: CN113978056A 公开(公告)日: 2022-01-28
发明(设计)人: 张高伟;万发荣;韩文妥;詹倩;龙毅;刘平平;易晓鸥;杨善武;张磊;李然然 申请(专利权)人: 北京科技大学
主分类号: B32B15/01 分类号: B32B15/01;B32B33/00;C23D5/02;B23K20/00
代理公司: 北京市广友专利事务所有限责任公司 11237 代理人: 张仲波
地址: 100083*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 合金
【说明书】:

发明公开了一种钒合金,所述钒合金涂覆有复合结构涂层,所述复合结构涂层包括依次附着在钒合金基体表面的中间层和表面层。本发明的钒合金表面涂覆有复合结构涂层,将该复合结构涂层应用于钒合金基体表面,可提高钒合金的服役温度,兼具氚渗透性低、抗热震性能优异等特点。本发明适用于复合材料领域。

技术领域

本发明属于复合材料领域,具体涉及一种钒合金。

背景技术

钒合金具有服役温度高(700-750℃)、抗辐照肿胀性能优异、中子辐照活化性低、无磁性、塑性加工性能良好等诸多优点,是未来示范(DEMO)聚变堆及商用聚变堆最有潜力的候选包层结构材料之一。然而,由于钒合金与H2、O2均有极强的亲和性,钒合金应用于He冷固态包层会面临高氚渗透和高温氧化的问题,导致氚的大量损失以及钒合金的高温氧化腐蚀和脆性行为。

应用阻氚涂层和抗高温氧化涂层是解决钒合金高氚渗透和高温氧化的最有效的方案之一。对于阻氚涂层,彭雪星等人采用电镀技术和选择性氧化的方法在钒合金表面制备了V-Al/Al2O3涂层。通过SEM、EDS等技术对钒合金表面的铝镀层进行分析,表明镀层表面粗糙多孔,且为含V化合物,如V(Al/Cr/Ti)相等。对于抗氧化涂层,Mathieu等人采用包埋法在钒合金表面进行Si渗透,获得了具有多层结构的复合涂层,其表层为VSi2相,在650℃的空气气氛中具有较好的抗氧化性能。

然而,现有技术存在共同的缺点:涂层的表层均含有V元素。由于V的氧化产物之一V2O5的熔点约为680℃,低于钒合金的服役温度700-750℃,也就是说,所有含V的涂层均无法在680℃以上温度区间应用。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种钒合金,该钒合金表面涂覆有复合结构涂层,将该复合结构涂层应用于钒合金基体表面,可提高钒合金的服役温度,兼具氚渗透性低、抗热震性能优异等特点。

为实现上述目的,本发明第一方面提供如下技术方案:

一种钒合金,所述钒合金涂覆有复合结构涂层,所述复合结构涂层包括依次附着在钒合金基体表面的中间层和表面层;

所述中间层为金属Ti、Ti合金、金属Cr、Cr合金、金属Ta、Ta合金、金属Zr、Zr合金、金属Fe或低活化钢,所述中间层的厚度为1-10000μm;所述表面层为搪瓷层、陶瓷层或合金层中的一种或几种,所述表面层中含有SiO2、B2O3、Al2O3、TiO2、BaO、Na2O、K2O、CeO2中的一种或几种,所述表面层的厚度为1-10000μm;

所述钒合金的服役温度为500-1200℃中的任一温度。

作为本发明的一个实施例,所述中间层为金属Ti、Ti合金、金属Cr、Cr合金、金属Zr、Zr合金、金属Fe或低活化钢,所述中间层的厚度为100-5000μm;所述表面层为搪瓷层、陶瓷层或合金层中的一种或几种,所述表面层中含有SiO2、B2O3、Al2O3、TiO2、BaO、Na2O、K2O、MgO、ZnO、CaO、Y2O3、Cr、Cr2O3、Er2O3、CeO2中的一种或几种,所述表面层的厚度为10-200μm;

所述钒合金的服役温度为500-750℃中的任一温度。

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