[发明专利]一种铅基反应堆泵叶轮用复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种铅基反应堆泵叶轮用复合涂层，其特征在于，采用三层梯度复合结构；所述三层梯度复合结构的最内层由高熵合金涂层构成，最外层由Ti₃AlC₂涂层构成，中间层由高熵合金和Ti₃AlC₂复合涂层构成，且中间层中的Ti₃AlC₂质量比为40～60％；其中，最内层和中间层中采用的高熵合金具体由Fe、Cr、Ni、Al、Ti按摩尔比1：1：1：1：(0～0.4)组成。

2.一种如权利要求1所述的铅基反应堆泵叶轮用复合涂层的制备方法，其特征在于，采用大气等离子体喷涂法，具体步骤如下：

S1、喷涂粉末的制备

最内层：喷涂粉末为高熵合金粉末，采用机械合金化方法制备得到；

最外层：喷涂粉末为Ti₃AlC₂粉末；

中间层：喷涂粉末由上述高熵合金粉末和Ti₃AlC₂粉末按照相应比例混合而成；

S2、涂层的制备

①采用刚玉砂对不锈钢基材表面进行喷砂处理；

②采用大气等离子体喷涂工艺在步骤①中喷砂处理后的不锈钢基材表面制备最内层高熵合金涂层；在等离子喷枪中，通过放电生成热等离子体与氩气、氢气混合，将高熵合金粉末送入等离子焰流中被加热熔化后借助气流喷射到喷砂处理后的基体表面，从而在基体表面沉积形成高熵合金涂层；

③采用大气等离子喷涂工艺在步骤②中涂层表面制备高熵合金和Ti₃AlC₂复合构成的中间层；

④采用大气等离子喷涂工艺在步骤③中涂层表面制备Ti₃AlC₂最外层。

3.根据权利要求2所述的铅基反应堆泵叶轮用复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，最内层高熵合金粉末的具体制备方法为：采用Fe、Cr、Ni、Al、Ti的纯元素粉末作为原料，粉末纯度高于99.95wt％，粒径小于38μm；按照高熵合金成分，采用精度为0.001g的电子天平称取合金元素粉末；之后，将合金粉末放入行星球磨罐，采用机械合金化-高能球磨的方法制备高熵合金粉末；球磨采用真空不锈钢罐和碳化钨磨球，球料比为10：1，转速200r/min，球磨时间15h，研磨后的高熵合金粉末粒径进一步筛分至38～75μm。

4.根据权利要求2所述的铅基反应堆泵叶轮用复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，最外层Ti₃AlC₂粉末具体选用纯度≥98.0wt.％的商用Ti₃AlC₂粉末，粒径38～75μm。

5.根据权利要求2所述的铅基反应堆泵叶轮用复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，中间层喷涂粉末的具体制备方法为：按照中间层成分，采用电子天平分别称取高熵合金粉末和Ti₃AlC₂粉末，将粉末倒入行星球磨罐中，并在罐中放入氧化铝磨球，球料比为4：1，置于行星球磨机上将粉末混合至均匀，即得。

6.根据权利要求2所述的铅基反应堆泵叶轮用复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2①中，采用30号的刚玉砂对316L不锈钢基材表面进行喷砂处理，处理时间30min。

7.根据权利要求2所述的铅基反应堆泵叶轮用复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2②中，具体喷涂参数为：喷涂功率30～50KW，Ar流量40～50L/min，H₂流量3～6L/min，送粉率20～30g/min，喷涂距离100～120mm。

8.根据权利要求2所述的铅基反应堆泵叶轮用复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2③中，具体喷涂参数为：喷涂功率25～45KW，Ar流量40～50L/min，H₂流量3～6L/min，送粉率20～30g/min，喷涂距离100～110mm。