【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種涂層材料及其制備方法，特別涉及一種燃氣輪機部件防護涂層材料及其制備方法，屬于高端裝備制造、新材料、表面工程和清潔能源領域。
技術介紹
1、燃氣輪機被譽為工業的明珠，是以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，將燃料的能量轉變為有用功的動力機械，是典型的高端裝備。燃氣輪機關鍵零部件多服役于階段惡劣工況中，對耐高溫耐磨性等有高的要求，因此，工程中需要進行表面涂層處理以實現對關鍵零部件的防護，提高其服役壽命。
2、?cn112760540a公開了一種復合wc-crc-cocr熱噴涂粉及其制備方法，包括(1)將三氧化鎢、三氧化二鉻、碳化鎢、鈷粉、炭黑、水和粘結劑混合進行球磨，以便得到球磨漿料；(2)將所述球磨漿料進行干燥霧化造粒，以便得到球形顆粒；(3)將所述球形顆粒在含有氮氣和氫氣的保護氣氛下進行燒結，以便得到燒結料；(4)將所述燒結料破碎后進行分級，以便得到復合wc-crc-cocr熱噴涂粉。該制備方法工藝簡單，兩種原料前移至氧化物，成本較低且適合產業化生產，而且制備過程可以有效避免氣體碳源，并能通過氣氛對碳量微調，工藝過程綠色安全，制備得到的復合wc-crc-cocr熱噴涂粉具有較好的韌性，并具有良好耐磨性、致密性和耐腐蝕性。cn101613860a公開了一種燃氣輪機鈦合金葉片激光硬面涂層工藝方法，根據葉片的葉尖或阻尼凸肩結構幾何形狀，采用相應的套膜胎具，在套模胎具中預置粉末，粉末采用鈦合金粉末與金屬碳化物粉末或b4c粉或bn粉混合而成的復合粉末，由套模胎具及添加在其中的粉末構成靜態粉末床，并借用靜態粉
3、目前，以碳化物基的金屬陶瓷涂層在許多零部件的防護方面都有良好的應用，但是涂層材料的強度、硬度、耐磨性、塑韌性等力學性能和耐高溫性能仍需進一步提高以滿足在高參數工況中的防護要求。
技術實現思路
1、本專利技術旨在提供一種燃氣輪機部件防護涂層材料及其制備方法。本專利技術采用硼摻雜的tihfta中熵合金作為wc基涂層的粘結相，激光熔覆制備的涂層經過精密滾軋加工和時效熱處理后，形成ti-b、hf-b、ta-b絡合物，w2co21b6相以及hbn對涂層的高溫耐磨性抗氧化性等都有改善作用。
2、本專利技術的燃氣輪機部件防護涂層材料，其特征在于其成分按重量百分比硼摻雜的tihfta中熵合金占4~10%、co占5~10%、其余為wc；硼摻雜的tihfta中熵合金中按摩爾比ti：hf：ta=1:1:1，硼含量為0.5~1.0?at.%；涂層物相組成為wc+co+hbn+w2co21b6+bcc結構的tihftab，其表面有15~30μm的塑變層，塑變層中tihftab中有尺寸為1~5nm的短程有序ti-b、hf-b、ta-b絡合物，b原子處于tihftab晶格的四面體間隙中。
3、本專利技術的燃氣輪機部件防護涂層材料的制備方法，其特征在于依次包含以下步驟：
4、（1）硼摻雜的tihfta中熵合金粉末制備：按摩爾比1:1:1稱取ti、hf、ta粉末，放入行星球磨機進行72~96h球磨，經過過濾和噴霧干燥后得到粒度為20~30μm的球形粉體，將球形粉體粉末壓制成厚度為0.5~1mm，致密度為52~56%的生坯；先將含滲硼介質裝入帶蓋陶瓷坩堝中，滲硼介質的成分為b4c占10~20wt.%，kbf4占10~20wt.%，laf3占5~10wt.%,其余為sic；在氬氣氣氛中900~1000℃保溫2~3h，破碎和過篩后制備出含硼0.5~1.0?at.%的tihfta中熵合金粉末;
5、（2）hbn分散系制備：將納米hbn、tween?80加入到無水乙醇中形成混合液，混合液中納米hbn占1~2mol/l，?tween?80占0.1~0.5mol/l；經過超聲分散和調節ph值，使zeta電位為30~40mv，即制備出了hbn分散系；
6、（3）防護涂層粉體制備：按重量百分比稱取原料粉末，其中硼摻雜的tihfta中熵合金粉末占4~10%、co占5~10%、其余為wc粉；將所稱取的原料粉末進行10~20h球磨，經過過濾和噴霧干燥后在1150~1250℃真空燒結1~2h，制備出多孔的球形復合粉體；將球形復合粉體全部浸漬在hbn分散系中，hbn與球形復合粉體中co的摩爾比為（1~2）：10，并放入真空干燥箱中進行真空吸附和干燥處理，真空度≦200pa，使復合溶膠全部吸附到團聚體的孔隙中，制備出防護涂層粉體，平均粒度為30~45μm，其組成為wc+co+hbn+bcc結構的tihftab；
7、（4）激光熔覆制備涂層：將金屬基體在100~150℃保溫30~60min，采用制備的耐高溫抗氧化耐磨損的涂層粉體，以同步送粉的方式在金屬基體表面制備激光熔覆涂層，?激光功率為600~1000?w，光斑直徑為2~4?mm，送粉速度為10~15?g/min，掃描速度為1~3mm/s，搭接率為30~40%；制備出物相組成為wc+co+hbn+w2co21b6+bcc結構的tihftab組成的涂層；
8、（5）涂層精密滾軋加工：采用單晶金剛石球頭刀具對涂層表面進行滾軋加工，機床轉速為200~300r/min，進給量0.01~0.04mm/r，金剛石球頭曲率半徑1.0mm，涂層表層形成厚度為15~30μm的塑變層，塑變層中的位錯密度6×108~3×109?mm-2，孔隙率0.05~0.1%，塑變層的物相保持不變；
9、（6）涂層的時效熱處理：將經過滾軋加工的涂層在真空中加熱到加熱到700~780℃，保溫3~5h后隨爐冷卻，涂層表面塑變層中tihftab中形成尺寸為1~5nm的短程有序ti-b、hf-b、ta-b絡合物，b原子處于tihftab晶格的四面體間隙中。
10、本專利技術的燃氣輪機部件防護涂層材料的制備方法，其進一步的特征在于：
11、（1）硼摻雜的tihfta中熵合金粉末制備時，滲硼介質與生坯的重量比為4:1，生坯埋入后距離坩堝壁之間填充的滲硼劑厚度大于4mm；
12、（2）hbn分散系制備時，進行超聲分散處理30~60min后，采用氨水調節ph值為8~9；
13、（3）耐高溫抗氧化耐磨損的涂層粉體制備時，真空吸附和干燥處理時先在50~60℃保溫1~2h，然后在110~120℃干燥2~3h；
14、（4）激光熔覆制備涂層時，高純氬氣流量為1~2l/min；
15、（5）涂層精密滾軋加工時，金剛石壓頭軸線與涂層表面法線夾角為45°；
16、（6）涂層的時效熱處理時，升溫速率為5℃/min，初始真空度5~10pa。
17、本專利技術的優點在于：（1）tihftab高熵合金對涂層有良好的強化作用，而且能提高涂層的耐高溫抗氧化性能。（2）hbn均勻分散，在高溫本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種燃氣輪機部件防護涂層材料，其特征在于其成分按重量百分比硼摻雜的TiHfTa中熵合金占4~10%、Co占5~10%、其余為WC；硼摻雜的TiHfTa中熵合金中按摩爾比Ti：Hf：Ta=1:1:1，硼含量為0.5~1.0?at.%；涂層物相組成為WC+Co+hBN+W2Co21B6+BCC結構的TiHfTaB，其表面有15~30μm的塑變層，塑變層中TiHfTaB中有尺寸為1~5nm的短程有序Ti-B、Hf-B、Ta-B絡合物，B原子處于TiHfTaB晶格的四面體間隙中。
2.一種燃氣輪機部件防護涂層材料的制備方法，其特征在于依次包含以下步驟：
3.根據權利要求2所述的燃氣輪機部件防護涂層材料的制備方法，其進一步的特征在于：
【技術特征摘要】
1.一種燃氣輪機部件防護涂層材料，其特征在于其成分按重量百分比硼摻雜的tihfta中熵合金占4~10%、co占5~10%、其余為wc；硼摻雜的tihfta中熵合金中按摩爾比ti：hf：ta=1:1:1，硼含量為0.5~1.0?at.%；涂層物相組成為wc+co+hbn+w2co21b6+bcc結構的tihftab，其表面有15~...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭智興，王瓏鋼，夏翔，袁培雄，李林嘉，蔡錦文，鮮廣，楊天恩，劉俊波，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。