[发明专利]一种MCrAlY耐高温涂层制备方法

说明书

本发明公开了一种MCrAlY耐高温涂层制备方法，其特征是先制备出含有15~25wt.%的CoCrFeNiAl的部分高熵化的MCrAlY粉末；再采用热喷涂制备MCrAlY涂层，随后在高温相变处理析出耐高温的金属间化合物Ni₃Al相；然后采用在表面形成20~50μm厚的耐高温功能层使其在高温中作为Al元素向外扩散的通道；最后采用浸渍处理使高温性能良好的磷酸二氢铝填充涂层孔隙并进一步提高抗氧化性能。

技术领域

本发明涉及一种耐高温涂层制备方法，特别涉及一种MCrAlY耐高温涂层制备方法，属于表面工程领域。

背景技术

MCrAlY涂层具有良好的抗高温、抗氧化和耐腐蚀性能，将其涂覆于高温合金等金属表面，可对合金基体起到良好的防护作用，目前已被广泛应用于航空发动机、燃气汽轮机的热端部件。高性能的MCrAlY涂层制备方法研究受到广泛重视。

CN113881912A公开了一种纳米氧化物弥散型MCrAlY抗氧化涂层及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：S1、准备MCrAlY多组元合金粉末；S2、将MCrAlY多组元合金粉末筛分至热喷涂工艺适用的粉末粒度范围；S3、将待喷涂合金粉末在600~1000℃的条件下预氧化；S4、将S3处理后的MCrAlY多组元合金粉末经热喷涂后，得到纳米氧化物弥散型MCrAlY抗氧化涂层。CN112941454A公开了一种采用激光重熔方法后处理超音速火焰热喷涂抗高温氧化腐蚀MCrAlY涂层的方法，所述方法步骤如下：将高温合金基底材料喷砂粗化、用丙酮和无水乙醇混合液进行超声清洗，将工件彻底烘干，然后将工件固定在旋转工作台上；采用超音速火焰喷涂工艺制备抗高温氧化腐蚀MCrAlY涂层，涂层的厚度为200~500μm之间；采用激光重熔工艺后处理上述制备好的MCrAlY涂层。本发明获得的涂层中的第二相分布更加均匀以提高其强韧性等综合力学性能，提高涂层和基底高温合金之间的结合强度，使其呈冶金结合。经高温氧化服役后，该类涂层的表面形成了热生长氧化层，涂层表面形成了致密、连续和稳定的α-Al₂O₃保护膜。

目前，热端部件的服役温度不断提高，对涂层的耐高温性能逐渐提高，现有的MCrAlY涂层制备技术已难以满足要求，亟待开发出具有优异的耐高温抗氧化的MCrAlY涂层制备方法。

发明内容

针对目前MCrAlY涂层制备方法存在的问题，本发明提出先制备出部分高熵化的MCrAlY粉末，引入高温性能优异的CoCrFeNiAl；热喷涂制备涂层后进行高温相变处理析出耐高温的金属间化合物Ni₃Al相；在表面形成一个耐高温功能层使其在高温中作为Al元素向外扩散的通道；最后浸渍处理使高温性能良好的磷酸二氢铝填充涂层孔隙并进一步提高抗氧化性能。

本发明的MCrAlY耐高温涂层制备方法，其特征在于依次包含以下步骤：

（1）部分高熵化的MCrAlY粉末制备：采用真空雾化法制备NiCrAlY粉末,其成分为Cr占20~25wt.%, Al 占5~10wt.%, Y占0.5~2wt.%, Ni为余量；采用真空雾化法制备CoCrFeNiAl高熵合金粉末, 其成分为按摩尔百分比Co：Cr：Fe：Ni：Al=1：1：1：1：1；然后称取NiCrAlY和CoCrFeNiAl制备成混合粉末，其中CoCrFeNiAl高熵合金粉末在混合粉末中占15~25wt.%，将混合粉末在三维运动混合机中混合10~20分钟后制备出部分高熵化的MCrAlY粉末；