[发明专利]一种钛铝合金表面抗高温氧化和耐热腐蚀Al-Cr涂层及其制备方法

摘要

本发明公开一种钛铝合金表面抗高温氧化和耐热腐蚀Al‑Cr涂层，从表面至钛铝合金基体依次为富Al沉积层、Al‑Cr合金层和Cr扩散层。富Al沉积层中Al含量保持不变。Al‑Cr合金层中Al含量从外到内梯度下降至钛铝合金基体中Al含量的70％～100％，其余为Cr。Cr扩散层中Cr、Al的含量从外到内分别梯度下降至同钛铝合金基体中的Cr、Al含量，其余为钛铝合金基体中的其它各元素，均由零梯度上升至同钛铝合金基体中的含量。本发明还公开了其制备方法。本发明可赋予钛铝合金在高温长期服役条件下具有优良抗氧化性能和耐热腐蚀性能，而梯度成分的扩散层存在使其具有可靠的结合强度和优良的抗热震性能。

主权项

一种钛铝合金表面抗高温氧化和耐热腐蚀Al‑Cr涂层的制备方法，其特征在于，先在钛铝合金基体表面制备Cr扩散层，然后在Cr扩散层表面进行渗镀铝处理制备Al‑Cr合金层和富Al沉积层，步骤如下：步骤一、将钛铝合金基体和纯Cr靶材装入加弧辉光等离子表面冶金装置中，以钛铝合金基体为工件极，以纯Cr靶材为源极；步骤二、抽真空至5×10^‑4Pa~8×10^‑4Pa，送入氩气，启动辉光，调试工艺参数为：电弧电流：50 ~ 70 A ；工件偏压：250 ~ 350 V ；氩气气压：0.3 ~ 0.5 Pa；靶材与工件间距：150 ~ 200 mm ；占空比：0.2‑0.5 ；保温时间：0.5 ~ 1 h ；工作温度：880~920℃；步骤三、停止辉光，断电，完成Cr扩散层的制备；步骤四、将完成Cr扩散层制备的试样和纯Al靶材装入加弧辉光等离子表面冶金装置中，以完成Cr扩散层制备的试样为工件极，以纯Al靶材为源极；步骤五、抽真空至5×10^‑4Pa~8×10^‑4Pa，送入氩气，启动辉光，调试工艺参数为：电弧电流：20 ~ 35 A ；工件偏压：250 ~ 350 V ；氩气气压：0.35 ~ 0.5 Pa ；靶材与工件间距：150 ~ 200 mm ；占空比：0.2‑0.5 ；保温时间：0.5 ~ 1 h ；工作温度：840~880℃；步骤六、停止辉光，断电，完成Al‑Cr合金层和富Al沉积层的制备；所述钛铝合金表面抗高温氧化和耐热腐蚀Al‑Cr涂层从表面至钛铝合金基体依次为富Al沉积层、Al‑Cr合金层和Cr扩散层，所述富Al沉积层中Al含量从外到内保持不变，在75~95wt%，其余为Cr；所述Al‑Cr合金层中Al含量从外到内由富Al沉积层中的Al含量梯度下降至钛铝合金基体中Al含量的70%~100%，其余为Cr，即Cr含量从外到内梯度上升；所述Cr扩散层中Cr含量从外到内由Al‑Cr合金层中最内层的Cr含量梯度下降至同钛铝合金基体中的Cr含量，Al含量从外到内由Al‑Cr合金层中最内层的Al含量梯度上升至同钛铝合金基体中的Al含量，其余为钛铝合金基体中的其它各元素，其它各元素从外到内均由零梯度上升至同钛铝合金基体中的含量。