[发明专利]一种两步热浸渗铝法在钛合金表面制备Ti-Al-Si复合梯度涂层的方法

权利要求书

1.一种两步热浸渗铝法在钛合金表面制备Ti-Al-Si复合梯度涂层，其特征在于：钛合金表面依次形成Ti-Al二元合金相层、Ti-Al/Ti-Si混合相层、固溶Si原子的Ti(Al,Si)₃相层、τ₂相+Al₂O₃层。

2.根据权利要求1所述的一种两步热浸渗铝法在钛合金表面制备Ti-Al-Si复合梯度涂层，其特征在于：Ti-Al二元合金相层、Ti-Al/Ti-Si混合相层、固溶Si原子的Ti(Al,Si)₃相层紧密结合，形成多相层梯度结构；Si原子Ti-Al/Ti-Si混合相层、固溶Si原子的Ti(Al,Si)₃相层中呈现浓度梯度分布；最外层是大块τ₂相+Al₂O₃层。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种两步热浸渗铝法在钛合金表面制备Ti-Al-Si复合梯度涂层，其特征在于：涂层在200小时，850℃大气氧化环境下增重不超过3mg/cm²。

4.根据权利要求1-2任一项所述的一种两步热浸渗铝法在钛合金表面制备Ti-Al-Si复合梯度涂层，其特征在于：Ti-Al二元合金相层、Ti-Al/Ti-Si混合相层、固溶Si原子的Ti(Al,Si)₃相层的总厚度为50-100微米。

5.一种两步热浸渗铝法在钛合金表面制备Ti-Al-Si复合梯度涂层，其制备步骤如下：

(1)将分别装有纯铝和Al-Si合金的坩埚置于氩气气氛下的熔炼炉中加热到700℃-850℃范围内熔化保温；

(2)将钛合金工件表面打磨平整，用酸洗加碱洗的方法去氧化皮和油污，然后置于干燥箱中晾干；

(3)将步骤(2)中钛合金工件浸入步骤(1)中装有纯铝液的坩埚中，静置在700℃-850℃范围进行钛-铝原子互扩散反应；

(4)往熔炼炉中补充一定量的氩气，将步骤(3)中钛合金工件从纯铝液中抽出，然后快速浸入到步骤(1)中装有Al-Si合金液的坩埚中；静置在700℃-850℃范围内进行硅原子热扩散反应；

(5)控制步骤(3)中静置时间在10-30分钟范围内，确保铝液与基体中的钛反应生成TiAl₃中间相层，控制步骤(4)中静置时间在20-40分钟范围内，确保硅原子往基体扩散，形成固溶硅原子的Ti(Al,Si)₃相层；

(6)热浸镀一定时间后，将步骤(5)中的钛合金工件迅速抽出，甩掉表面多余的液相，水淬，放入850℃-950℃的高温氧化炉中预氧化4-8小时，确保铝硅原子继续向基体扩散形成Ti-Al二元合金相层、Ti-Al/Ti-Si混合相层，残留的Ti(Al,Si)₃相、以及大块τ₂相+Al₂O₃层。

6.根据权利要求5所述的钛合金Ti-Al-Si复合梯度涂层的制备方法，其特征在于：步骤(4)包括：补充一定量的氩气是为了防止钛合金工件从铝液中抽出到浸入Al-Si液的过程中表面层的过度氧化。

7.根据权利要求5所述的钛合金Ti-Al-Si复合梯度涂层的制备方法，其特征在于：控制热浸镀纯铝液、热浸镀Al-Si合金液、高温预氧化等步骤的温度和时间，来控制硅元素在涂层中的浓度梯度，以及Ti-Al-Si反应化合物相层的类型和梯度。