专利名称：钛合金表面抗氧化的铝－铜－铁－铬准晶涂层的制备的制作方法
技术领域：
本发明提供一种钛合金表面抗氧化的铝(Al)-铜(Cu)-铁(Fe)-铬(Cr)准晶涂层的制备工艺，属钛合金表面涂层制备技术。
背景技术：
钛合金在高温燃气性介质中性能严重退化，为了提高钛合金抗高温氧化性能，国内外均做了大量的研究与探索，概括起来主要有两大类一是通过合金化，提高材料整体的抗高温氧化性能，二是对材料进行表面处理。
从总体发展与研究成果来看，添加合金元素可以提高钛合金耐磨、阻燃及抗高温氧化性能，但与实际应用存在一定的距离。因此，进一步的研究还需致力于表面处理。
目前，研究了一系列的涂层对钛合金抗氧化性能的影响。这些涂层包括铝化物；硅化物；镍铬铝钇(NiCrAlY)；镍-铬-铝(Ni-Cr-Al)；氮化钛(TiN)及二氧化锆(ZrO2)陶瓷等。它们可不同程度地提高钛合金的抗高温氧化性能，但都存在一些问题。主要表现为铝化物涂层比较脆；NiCrAlY和Ni-Cr-Al涂层在高温下与钛合金存在互扩散及涂层密度较大而不利于减轻发动机的重量；陶瓷涂层与钛合金热膨胀系数相差较大，在热循环条件下容易剥落。
准晶具有优良的高温超塑性，这一特点使铝-铜-铁-铬(Al-Cu-Fe-Cr)准晶可以承受与基体热膨胀系数不同而引起的热应力，因而，准晶具有良好的界面相容性，同时，准晶具有良好的耐磨、阻燃及抗高温氧化性能。
准晶有一个主要缺点是脆性较大，难以作为结构材料使用。但是，准晶拥有良好的界面相容性和抗高温氧化性能，因此，Al-Cu-Fe-Cr准晶作为钛合金高温防护涂层使用前景广阔。
本发明的目的是提供一种提高钛合金表面抗氧化的铝-铜-铁-铬(Al-Cu-Fe-Cr)准晶涂层的制备工艺。
发明内容
本发明一种钛合金表面抗氧化的铝-铜-铁-铬准晶涂层的制备，是采用下列技术方案来实现的(一)成分及配比
该准晶涂层由Al71Cu10Fe8.5Cr10.5组成(原子百分比)。喷涂所采用的Al-Cu-Fe-Cr准晶粉末为球型颗粒，粒度为250-325目。
(二)制备工艺采用低压等离子喷涂的方法来制备Al-Cu-Fe-Cr准晶涂层。其制备工艺为首先采用雾化的方法制备出粒度250-325目的球型颗粒，再采用低压等离子喷涂设备，通过控制如下喷涂参数主气流量为60升(L)/分，次气流量为25-30升(L)/分，弧电流为560-600安培(A)，弧电压为50-60伏(V)，送粉量为15-20克/分。采用该工艺可以实现在钛合金表面制备Al-Cu-Fe-Cr准晶涂层。
本发明一种提高钛合金表面抗氧化的铝-铜-铁-铬准晶涂层的制备工艺，其优点是钛合金在高温燃气性介质中使用存在的问题是耐磨性能差，在特定环境下发生燃烧以及抗高温氧化性能差等特点。当工作温度超过600℃以上时，用合金成分优化设计或微观组织调控方法同时改善钛合金的耐磨性、阻燃性和抗氧化性能的潜力和可能性均很小。钛合金经过低压等离子喷涂处理后，表面形成Al-Cu-Fe-Cr准晶涂层。该准晶涂层硬度高，具有良好的耐磨、阻燃及抗高温氧化性能，同时，该涂层具有优良的高温超塑性，这一特点使得Al-Cu-Fe-Cr准晶涂层可以承受由于与基体热膨胀系数不同而引起的热应力，具有良好的界面相容性。因而使得钛合金在高温燃气性介质中的使用性能得到显著提高。
具体实施例方式当Al-Cu-Fe-Cr准晶涂层的制备工艺参数为主气流量为60升/分，次气流量为25-30升/分，弧电流为560-600安培(A)，弧电压为50-60伏(V)，送粉量为15-20克/分，涂层在750℃保温60分钟，5分钟迅速冷却至室温的热循环测试中，涂层的热循环寿命达到了300小时，在750℃保温30分钟，迅速水淬冷却至室温的热冲击测试中，涂层的热循环寿命达到了150次；在750℃恒温氧化100小时，涂层的氧化增重仅为1.5毫克/cm2，与钛合金基体的抗氧化性能相比提高了5倍，达到了完全抗氧化级。
权利要求
1.一种钛合金表面抗氧化的铝-铜-铁-铬准晶涂层的制备，是采用低压等离子喷涂的方法来制备铝-铜-铁-铬准晶涂层，其特征在于该制备工艺为首先采用雾化的方法制备出粒度250-325目的球型颗粒，再采用低压等离子喷涂设备，通过控制如下喷涂参数主气流量为60升/分，次气流量为25-30升/分，弧电流为560-600安培，弧电压为50-60伏，送粉量为15-20克/分，采用该工艺实现在钛合金表面制备铝-铜-铁-铬准晶涂层。
全文摘要
一种钛合金表面抗氧化的铝－铜－铁－铬(Al－Cu－Fe－Cr)准晶涂层的制备，是采用下列技术方案来实现的，其成分及配比该准晶涂层由Al
文档编号C23C4/08GK1458296SQ0211771
公开日2003年11月26日 申请日期2002年5月13日 优先权日2002年5月13日
发明者周春根, 徐惠彬, 宫声凯, 刘福顺 申请人:北京航空航天大学