抗熔盐热腐蚀的粘结层材料及其制备方法

本发明涉及粘结层材料，尤其涉及一种抗熔盐热腐蚀的粘结层材料及其制备方法。

背景技术：

1、热障涂层主要用于燃气轮机的热端部件，对燃机叶片或燃烧室基体高温合金起热防护的作用。热障涂层一般为双层结构，外层为起隔热作用的陶瓷层，内层为起抗氧化腐蚀的粘结层。粘结层具有良好的抗高温氧化腐蚀的特点，高温氧化后生成的致密氧化铝膜减缓了粘结层和高温合金的进一步氧化，提高部件的服役寿命。

2、mcraly（m=ni，co，或ni+co）是一种主流的粘结层材料，成分独立于高温合金，合金成分可根据服役环境灵活调整。传统的nicocraly中co，cr和al均对热腐蚀性能有利，但在熔盐热腐蚀环境下仍会出现氧化膜溶解剥，不利于极端苛刻条件下的长期稳定服役，难以满足下一代航空发动机热障涂层对粘结层材料的更高要求。

技术实现思路

1、本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种抗熔盐热腐蚀的粘结层材料及其制备方法，以提高粘结层的抗热腐蚀性。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种抗熔盐热腐蚀的粘结层材料，所述材料为alcocrnizr高熵合金。

3、进一步地，所述合金包括以下原子数百分含量的元素：

4、al 17~23 at.%；

5、co 17~23 at.%；

6、cr 17~23 at.%；

7、zr 17~23 at.%；

8、ni 余量；

9、所述合金为共晶结构，合金中包括2-3相。

10、进一步地，所述合金包括以下原子数百分含量的元素：

11、al 20~23 at.%；

12、co 18~20 at.%；

13、cr 20~23 at.%；

14、zr 19~20 at.%；

15、ni 余量；

16、所述合金为共晶结构，合金中包括2-3相。

17、进一步地，所述合金以富nicoalzr相为基体，富cr相为共晶中析出相。

18、进一步地，所述合金包含富cozr相，并与nicoalzr+cr共晶同样以共晶结构出现。

19、相应地，本发明实施例还提供了一种抗熔盐热腐蚀的粘结层材料的制备方法，包括：

20、步骤1：将原子配比转换为质量配比后称量并将原料混合，依次进行熔炼和凝固，得到初级共晶合金；

21、步骤2：将所述初级共晶合金重复进行熔炼和凝固，得到alcocrnizr高熵合金。

22、进一步地，所述混合为按照从下到上的顺序依次铺放活性元素原料、al原料、ni原料、co原料、cr原料和zr原料。

23、进一步地，所述熔炼在保护气氛下进行；所述熔炼的温度为1500~1700℃。

24、进一步地，所述熔炼前还包括在熔炼设备内放置除氧剂；所述除氧剂包括钛块或钛片。

25、进一步地，步骤2中，重复的次数为4~5次。

26、本发明的有益效果为：本发明的合金中含有较高含量的zr，al和cr，都均匀分散于合金中，在氧化和热腐蚀过程中能均匀消耗，生成对熔盐具有极高抗性的zr2o3、al2o3和cr2o3的混合氧化物层，可以抵抗硫酸盐或硫酸盐与氯盐混合盐的热腐蚀。

技术特征：

1.一种抗熔盐热腐蚀的粘结层材料，其特征在于，所述材料为alcocrnizr高熵合金。

2.如权利要求1所述的抗熔盐热腐蚀的粘结层材料，其特征在于，所述合金包括以下原子数百分含量的元素：

3.如权利要求1所述的抗熔盐热腐蚀的粘结层材料，其特征在于，所述合金包括以下原子数百分含量的元素：

4.如权利要求2或3所述的抗熔盐热腐蚀的粘结层材料，其特征在于，所述合金以富nicoalzr相为基体，富cr相为共晶中析出相。

5.如权利要求2或3所述的抗熔盐热腐蚀的粘结层材料，其特征在于，所述合金包含富cozr相，并与nicoalzr+cr共晶同样以共晶结构出现。

6.一种如权利要求2或3所述的抗熔盐热腐蚀的粘结层材料的制备方法，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的抗熔盐热腐蚀的粘结层材料的制备方法，其特征在于，所述混合为按照从下到上的顺序依次铺放活性元素原料、al原料、ni原料、co原料、cr原料和zr原料。

8.如权利要求6所述的抗熔盐热腐蚀的粘结层材料的制备方法，其特征在于，所述熔炼在保护气氛下进行；所述熔炼的温度为1500~1700℃。

9.如权利要求6所述的抗熔盐热腐蚀的粘结层材料的制备方法，其特征在于，所述熔炼前还包括在熔炼设备内放置除氧剂；所述除氧剂包括钛块或钛片。

10.如权利要求6所述的抗熔盐热腐蚀的粘结层材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，重复的次数为4~5次。

技术总结
本发明实施例公开了一种抗熔盐热腐蚀的粘结层材料及其制备方法，所述材料为AlCoCrNiZr高熵合金。本发明的合金中含有较高含量的Zr，Al和Cr，都均匀分散于合金中，在氧化和热腐蚀过程中能均匀消耗，生成对熔盐具有极高抗性的Zr<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的混合氧化物层，可以抵抗硫酸盐或硫酸盐与氯盐混合盐的热腐蚀。

技术研发人员：刘河洲,杨卫桥,李玲,陆杰,张晗,刘轩溱,赵晓峰
受保护的技术使用者：深圳清华大学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15