[发明专利]一种纳米氧化物分散强化高熵合金粘结层及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种纳米氧化物分散强化高熵合金粘结层及其制备方法和应用，涉及热障涂层技术领域。本发明提供的纳米氧化物分散强化高熵合金粘结层，包括附着在高温合金基体表面的AlCoCrFeNi‑YHf高熵合金粘结层以及原位分散在所述AlCoCrFeNi‑YHf高熵合金粘结层上的纳米氧化物。本发明提供的纳米氧化物分散强化高熵合金粘结层具有更优的抗高温氧化性能与更高的服役温度。同时，该粘结层的制备方法简单、成本低，能够实现大面积工业应用。

技术领域

本发明涉及热障涂层技术领域，具体涉及一种纳米氧化物分散强化高熵合金粘结层及其制备方法和应用。

背景技术

传统MCrAlY(M＝Ni、Co或Ni+Co)合金作为热障涂层粘结层在航空发动机与燃气轮机叶片等镍基合金热端部件上得到广泛应用，能够有效提高部件的抗高温氧化、抗腐蚀性能，从而有效延长耐热部件的服役寿命。随着航空发动机和燃气轮机服役温度的不断提高，对粘结层的抗高温氧化性能与服役温度提出了更高的要求，然而MCrAlY能够长期稳定的服役温度低于1100℃，无法满足未来超高温热障涂层对粘结层的服役温度要求。

虽然MCrAlY粘结层表面镀Pt能够改善抗高温氧化性能，但是效果十分有限，难以从根本上解决MCrAlY粘结层服役温度不足的问题。同时，Pt造价过高，并且镀Pt以后还要对粘结层进行热处理，工艺过于复杂，难以实现工业应用。

因此，为了满足未来航空发动机和燃气轮机对热障涂层粘结层的温度要求，必须设计并开发出一种抗高温氧化性能更优、服役温度更高且低成本的新型粘结层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米氧化物分散强化高熵合金粘结层及其制备方法和应用，本发明提供的纳米氧化物分散强化高熵合金粘结层具有更优的抗高温氧化性能与更高的服役温度。同时，该粘结层的制备方法简单、成本低，能够实现大面积工业应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种纳米氧化物分散强化高熵合金粘结层，包括附着在高温合金基体表面的AlCoCrFeNi-YHf高熵合金粘结层以及原位分散在所述AlCoCrFeNi-YHf高熵合金粘结层上的纳米氧化物。

优选地，所述AlCoCrFeNi-YHf高熵合金粘结层的厚度为100～300μm。

优选地，所述纳米氧化物的粒径低于100nm。

优选地，所述纳米氧化物的体积为纳米氧化物分散强化高熵合金粘结层总体积的10～20％。

优选地，所述纳米氧化物包括氧化铝、氧化钇和氧化铪。

本发明提供了上述技术方案所述纳米氧化物分散强化高熵合金粘结层的制备方法，包括以下步骤：

将AlCoCrFeNi-YHf高熵合金进行球磨，得到AlCoCrFeNi-YHf高熵合金粉末；

采用活性燃烧高速燃气喷涂技术将所述AlCoCrFeNi-YHf高熵合金粉末喷涂在高温合金基体表面，得到纳米氧化物分散强化高熵合金粘结层。

优选地，以摩尔份数计，所述AlCoCrFeNi-YHf高熵合金的成分包括：Al 18～24份，Co 18～24份，Cr 18～24份，Fe 18～24份，Ni 18～24份，Y 0.2～0.8份，Hf0.2～0.8份。

优选地，所述AlCoCrFeNi-YHf高熵合金粉末的粒径为15～53μm。

优选地，所述活性燃烧高速燃气喷涂的工艺参数包括：空气压力85～90PSI；丙烷压力70～75PSI；氮气压力20～25PSI；氢气压力30～35PSI；喷涂距离180～200mm；喷枪移动速度2000～2500m/s；喷枪步径2～4mm；送粉器转速2～5转/分钟。