[发明专利]一种二元活性元素共掺杂的热障涂层粘结层材料及制备方法

摘要

本发明公开了一种二元活性元素共掺杂的热障涂层粘结层材料及制备方法，属于热障涂层技术领域。本发明利用电子束物理气相沉积和低压等离子喷涂方法制备二元活性元素Dy、Hf共掺杂改性的NiAl涂层。该涂层中Al含量为40～55at%,Dy含量为0.025～1.00at%,Hf含量为0.025～1.00at%,余量为Ni。本发明二元活性元素Dy、Hf共掺杂的方法有效地将Dy和Hf的活性元素作用协同起来，既抑制了涂层与氧化膜界面处孔洞的生长，增强了氧化膜与基体的结合力，又降低了氧化膜的生长速率。因此，Dy、Hf二元活性元素共掺杂的方法，显著的改善了氧化膜的抗高温循环氧化性能。

主权项

一种二元活性元素共掺杂的热障涂层粘结层材料的制备方法，其特征在于：第一步：准备基体材料；打磨基体表面，粗糙度Ra<0.8，将打磨好的基体依次用丙酮和乙醇超声波清洗，烘干，备用；第二步：准备涂层材料；（A）如采用电子束物理气相沉积方法制备NiAlDyHf涂层，需准备蒸发料棒；料棒的成分为Ni、Al、Dy、Hf，其中Al含量为40～55at%,Hf含量为0.025～1.00at%,Dy含量为0.025～1.00at%,余量为Ni；（B）如采用低压等离子喷涂方法制备NiAlDyHf涂层，需准备粉末；粉末成分为Ni粉、Al粉、Dy粉和Hf粉，其中Al含量为40～55at%,Hf含量为0.025～1.00at%,Dy含量为0.025～1.00at%,余量为Ni；第三步：在基体上利用电子束物理气相沉积或低压等离子喷涂制备NiAlDyHf涂层；（A）如采用电子束物理气相沉积方法制备NiAlDyHf涂层:将基体材料安装在电子束物理气相沉积设备旋转基板架上，将待蒸发料棒放置在水冷铜坩埚中；真空室抽真空至3×10^‑3Pa，设定基板旋转速率为8～10rpm,逐渐升高电子束电流，用电子束加热基板到700～900℃；控制电子束电流为1.2～1.5A，电子束电压为17～19KV，预热并蒸发料棒，调节料棒的上升速率为0.3～0.4mm/min，控制蒸发量；蒸镀时间为30～60min，沉积厚度为20～60μm；关闭电子束物理气相沉积设备，取出沉积完毕的试样；（B）如采用低压等离子喷涂方法制备NiAlDyHf涂层：将基体合金片安装在低压等离子喷涂设备的夹具上，然后固定到沉积室的工件运动台上，并将涂层材料放入送料器中；调节喷涂工艺参数制备NiAlDyHf涂层；沉积室的压力为40～60KPa,气体流量Ar为50～70m³/h,H₂为3～5m³/h；电流为600～700A，功率为40～50kw，送粉器的送粉率为18～22g/min；沉积厚度为20～60μm；关闭低压等离子喷涂设备，取出沉积完毕的试样；第四步：将沉积完毕的试样放入真空热处理炉中进行真空热处理；真空热处理的工艺参数为：真空度低于2×10^‑2Pa,温度为1050℃，时间为2小时。