[发明专利]β-(Ni,Pt)Al耐高温材料及应用、β-(Ni,Pt)Al粘结层的制备方法

说明书

本发明属于热障涂层技术领域，具体涉及一种单相β‑(Ni,Pt)Al耐高温材料及应用、单相β‑(Ni,Pt)Al粘结层的制备方法。本发明提供了一种单相β‑(Ni,Pt)Al耐高温材料，包括以下原子百分含量的组分：30～60at.％Al，0.04～0.2at.％活性元素，2～9at.％Pt和余量的Ni，所述活性元素包括稀土元素、Hf、Zr和Ti中的两种。在本发明中，所述铂能够减小耐高温材料中铝的活度，从而抑制耐高温材料在高温环境下服役过程中铝向基体扩散，从而减少耐高温材料中铝的流失避免β相向γ'相退化，使得耐高温材料在高温环境下长期服役仍保持优良的抗氧化性。

技术领域

本发明属于热障涂层技术领域，具体涉及一种单相β-(Ni,Pt)Al耐高温材料及应用、单相β-(Ni,Pt)Al粘结层的制备方法。

背景技术

热障涂层主要用于航空发动机的热端部件，一般由两部分组成：对合金部件起隔热作用的陶瓷层和抗高温氧化腐蚀的粘结层。粘结层位于金属基体和陶瓷层之间，改善了涂层、基体之间的热膨胀差异，缓解了体系的热应力，阻碍了氧气氧化基体。

β-NiAl是一种长程有序的金属间化合物，存在于Ni50Al50合金。由于金属键和共价键共存的特性，Ni50Al50的熔点Tm为1638℃，具有制备超高温热障涂层粘结层的先决条件。此外Ni50Al50有较低的密度(5.9g/cm3)、较高的杨氏模量(240GPa)，因此长期以来作为高温结构器件的备选材料而得到广泛关注。β-NiAl具有优良抗高温氧化性能，其抗高温氧化性能主要基于能够形成具有低生长速率的单一完整的α-Al₂O₃氧化膜。然而β-NiAl体系的粘结层中的Al在高温的环境下长期服役会向基体转移，从而减少粘结层中Al的含量进而降低β-NiAl体系粘结层的抗氧化性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种单相β-(Ni,Pt)Al耐高温材料及应用、单相β-(Ni,Pt)Al粘结层的制备方法，本发明提供的单相β-(Ni,Pt)Al耐高温材料在高温环境下长期服役仍会保持较高抗氧化性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种单相β-(Ni,Pt)Al耐高温材料，包括以下原子百分含量的组分：

所述活性元素包括稀土元素、Hf、Zr和Ti中的两种。

优选的，所述稀土元素包括镧、铈、镝、钬、铒、铥和镥中的一种或多种。

本发明提供了上述技术方案所述单相β-(Ni,Pt)Al耐高温材料作为热障涂层中粘结层的应用；

所述粘结层为单相β-(Ni,Pt)Al粘结层。

本发明还提供了上述技术方案所述单相β-(Ni,Pt)Al粘结层的制备方法，包括以下步骤：

提供含有两种活性元素的β-γ'双相镍铝合金；

在基体表面制备Pt层；

将所述含有两种活性元素的β-γ'双相镍铝合金在所述Pt层表面制备双相β-γ'粘结层；

对所述双相β-γ'粘结层进行渗铝处理，在所述基体表面得到单相β-(Ni,Pt)Al粘结层。

优选的，所述制备Pt层的方式包括电镀；

所述电镀的电流密度为0.5～2A/dm²，所述电镀用镀铂液的温度为90～100℃，所述电镀的时间为15～60min。

优选的，所述镀铂液包括亚硝酸二氨铂、硝酸铵、亚硝酸钠和氨水；

所述镀铂液中亚硝酸二氨铂的质量浓度为15～20g/L，硝酸铵的质量浓度为98～102g/L，亚硝酸钠的质量浓度为8～12g/L，氨水的质量浓度为48～52g/L。