[发明专利]一种共晶合金及其制备方法和作为热障涂层粘结层的应用

说明书

本发明属于粘结层材料技术领域，具体涉及一种共晶合金及其制备方法和应用。本发明提供的共晶合金，包括AlCoCrNiPt合金和分散于AlCoCrNiPt合金中的活性元素；所述AlCoCrNiPt合金包括以下原子数百分含量的元素：18～23at.％Al，18～23at.％Co，18～23at.％Cr，15～20at.％Pt和余量的Ni；所述活性元素占共晶合金的原子数百分含量为0.01～0.5at.％；所述共晶合金中包括β(B2)相和γ′(L1subgt;2/subgt;)相。共晶合金中含有较高含量的Pt占据NiAl和Nisubgt;3/subgt;Al中的镍位，增加合金各晶面的Al/Ni比，促进氧化铝的选择性氧化从而抑制氧化镍等瞬态氧化物的生成，提高共晶合金的抗氧化性。共晶合金中较高含量的铬提高了合金的抗热腐蚀性。β(B2)和γ′(L1subgt;2/subgt;)双相结构为Al快速扩散提供大量通道，促进单一Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;氧化膜的快速形成，从而提高共晶合金的抗氧化性能。

技术领域

本发明属于粘结层材料技术领域，具体涉及一种共晶合金及其制备方法和应用。

背景技术

热障涂层主要用于航空发动机的热端部件，对发动机起到热防护的作用。热障涂层主要由起隔热作用的陶瓷层和起抗氧化腐蚀的粘结层构成。粘结层处在合金基体和陶瓷层之间，能够缓解陶瓷层与高温合金的热膨胀差异，粘结层在高温条件下氧化后生成的致密氧化铝阻止了粘结层和合金的进一步氧化。

目前β-(Ni,Pt)Al和NiCoCrAlY是两种主流的粘结层材料。其中β-(Ni,Pt)Al具有优异的抗氧化性能，但是其抗热腐蚀性能不足；NiCoCrAlY含有较高铬含量，提高了材料的抗热腐蚀性，但是其抗氧化性较弱。现有的β-(Ni,Pt)Al和NiCoCrAlY材料作为粘结层材料不能同时具有较高的抗热腐蚀性和抗氧化性，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。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种共晶合金及其制备方法和应用，本发明提供的共晶合金同时具有良好的抗氧化性和抗热腐蚀性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种共晶合金，包括AlCoCrNiPt合金和分散于AlCoCrNiPt合金中的活性元素；所述AlCoCrNiPt合金包括以下原子数百分含量的元素：

所述活性元素占共晶合金的原子数百分含量为0.01～0.5at.％；

所述共晶合金中包括β(B2)相和γ′(L1₂)相。

优选的，所述AlCoCrNiPt合金包括以下原子数百分含量的元素：

优选的，所述活性元素包括稀土元素、Y、Hf、Zr和Ti中的一种或多种。

优选的，所述β(B2)相的体积分数为40～60％；所述γ′(L1₂)相的体积分数为40～60％。

本发明还提供了上述技术方案所述共晶合金的制备方法，包括以下步骤：

按照原子数配比将原料混合后依次进行熔炼和凝固，得到初级共晶合金；

将所述初级共晶合金重复进行熔炼和凝固，得到所述共晶合金。

优选的，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Pt原料。

优选的，所述熔炼在保护气氛下进行；

所述熔炼的温度为1450～1650℃。

优选的，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。