[发明专利]高温抗氧化ReAl涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温涂层制备技术领域，特别涉及一种高温氧化ReAl涂层的制备方法。

背景技术

随着航空航天技术的发展，对材料的高温抗氧化和保持较高的力学性能提出了越来越高的要求，但目前的高温合金材料很难满足所有工况条件下的要求，采用涂层技术能够弥补单一材料的缺点，包括热障涂层等高温防护涂层的应用，为材料在高温领域的受荷提供了新的解决途径，然而，目前现有的涂层体系很难能够满足要求，因此开发新的涂层体系具有重要的意义。

为了提高航空航天部件的抗高温氧化性，采用ReAl作为涂层，由于Re具有较好的抗高温抗氧化性能和高温力学性能，但在一定的温度区间Re会发生氧化，为了使Re在此区间免受氧化，在Re中添加Al，由于在高温条件下，Al氧化生成了Al₂O₃，致密的Al₂O₃具有很好的防护作用，因此ReAl被用来做抗高温防护材料，能够很好的保护基体免受外界环境的侵蚀。

目前制备涂层的方法有很多，电子束物理气相沉积技术是以电子束作为热源的一种蒸镀方法，相对于其他薄膜制备方法，其蒸发速率高，几乎可以蒸发所有的物质，而且沉积得到的涂层与基体的结合力非常好，所获得的组织为柱状晶结构。电子束功率易于调节，束斑尺寸和位置易于控制，有利于精确控制膜厚和均匀性，并且所获得的涂层具有良好的表面粗糙度，有良好的空气动力学性能而备受青睐。

发明内容

本发明的目的是提供一种可作为热障涂层的粘结层或单独作为高温抗氧化涂层使用的高温氧化ReAl涂层的制备方法。

本发明采用的技术方案可以分为以下步骤：

(1)将原子比为1∶1的Re金属和Al金属熔炼成直径65mm～70mm、长度180mm～220mm的合金料棒；

(2)将步骤(1)得到的金属棒放入电子束物理气相沉积真空室中，采用电子束物理气相沉积技术制备涂层，具体参数为：真空室的真空度为2×10^-2Pa，沉积速率为0.2μm/min.～0.5μm/min.，沉积时的基板温度为800℃～900℃，涂层厚度为55μm～65μm；

(3)将步骤(2)中制备的试样冷却后在真空中进行热处理，升温速率为3℃/min.，真空度控制在(2-5)×10^-2Pa，于1050℃下保温4小时，随炉冷却之后，即得到高温抗氧化ReAl涂层。

本发明的有益效果为：

得到的涂层与基体的结合力好，所获得的组织为柱状晶结构；电子束功率易于调节，束斑尺寸和位置易于控制，能够精确控制膜厚和均匀性，所获得的涂层具有良好的表面粗糙度，有良好的空气动力学性能。

具体实施方式

本发明提供了一种高温氧化ReAl涂层的制备方法，下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：

实施例1：

将原子比为1∶1的Re金属和Al金属熔炼成直径68mm、长度200mm的合金料棒；将合金料棒放入电子束物理气相沉积真空室中，将真空室的真空度控制在2×10^-2Pa，以0.3μm/min.的速率进行沉积，为了获得更好的结合强度和涂层组织形貌，沉积时基板温度控制在850℃左右，涂层厚度控制在60μm左右，将所制备好的试样冷却下来之后，放入炉中在真空中进行热处理，其处理工艺为：升温速率为3℃/min.，真空度控制在(2-5)×10^-2Pa，1050℃下保温4小时，随炉冷却之后，即可制成所需要的新型高温抗氧化侵蚀的涂层。

实施例2：

将原子比为1∶1的Re金属和Al金属熔炼成直径70mm、长度220mm的合金料棒；将合金料棒放入电子束物理气相沉积真空室中，将真空室的真空度控制在2×10^-2Pa，以0.2μm/min.的速率进行沉积，为了获得更好的结合强度和涂层组织形貌，沉积时基板温度控制在800℃左右，涂层厚度控制在55μm左右，将所制备好的试样冷却下来之后，放入炉中在真空中进行热处理，其处理工艺为：升温速率为3℃/min.，真空度控制在(2-5)×10^-2Pa，1050℃下保温4小时，随炉冷却之后，即可制成所需要的新型高温抗氧化侵蚀的涂层。

实施例3：

将原子比为1∶1的Re金属和Al金属熔炼成直径65mm、长度180mm的合金料棒；将合金料棒放入电子束物理气相沉积真空室中，真空室的真空度控制在2×10^-2Pa，以0.5μm/min.的速率进行沉积，为了获得更好的结合强度和涂层组织形貌，沉积时基板温度控制在900℃左右，涂层厚度控制在65μm左右，将所制备好的试样冷却下来之后，放入炉中在真空中进行热处理，其处理工艺为：升温速率为3℃/min.，真空度控制在(2-5)×10^-2Pa，1050℃下保温4小时，随炉冷却之后，即可制成所需要的新型高温抗氧化侵蚀的涂层。