[发明专利]表面涂层的形成方法、复合材料及其应用

说明书

本发明公开了一种表面涂层的形成方法、复合材料及其应用，表面涂层的形成方法包括以下步骤S110：将强化物质与粘接剂以5:1～15:1的质量比进行混合，制备涂覆材料，其中，强化物质选自锆、铝、铬以及钛中的至少一种，粘接剂选自硝基清漆、聚丙烯酸酯以及醋酸乙烯中的至少一种；步骤S120：将涂覆材料涂覆于基体的表面，在基体的表面形成涂覆层，基体表面为柱状晶体；步骤S130：将具有涂覆层的基体在惰性气体气氛中进行激光淬火工艺。上述表面涂层的形成的方法在不影响基体的性质和形状的前提下实现基体与该涂层有效复合，经过上述形成涂层的方法可以有效提高原始基体材料的硬度和抗高温氧化性能。

技术领域

本发明涉及冶金材料领域，特别是涉及一种表面涂层的形成方法、复合材料及其应用。

背景技术

为了满足航空、航海领域发动机高效率与高推重比要求，涡轮进口温度已经达到甚至远高于高温叶片的最大工作温度，仅凭高温叶片材料在这种极端的操作环境下本身已经无法保证其机械性能与化学稳定性，因此为了提高如叶片等零件的机械性能与化学稳定性，传统的方法是通过化学气相沉积的方法在其表面上形成涂层。

然而化学气相沉积在形成涂层的过程中沉积温度在900℃～2000℃之间，温度过高容易引起零件变形或是组织上的变化，进一步也会降低零件材料的机械性能并削弱零件材料和涂层间的结合力，最终形成的含有该涂层的零件材料的机械性能与化学稳定性仍不能满足实际需求。

发明内容

基于此，为了同时提高材料的硬度和抗高温氧化性能，有必要提供一种表面涂层的形成方法、复合材料及其应用。

本发明提供一种表面涂层的形成方法，包括以下步骤：

S110：将强化物质与粘接剂以5:1～15:1的质量比进行混合，制备涂覆材料，其中，所述强化物质选自锆、铝、铬以及钛中的至少一种，所述粘接剂选自硝基清漆、聚丙烯酸酯以及醋酸乙烯中的至少一种；

S120：将所述涂覆材料涂覆于基体的表面，在所述基体的表面形成涂覆层，其中，所述基体表面为柱状晶体；

S130：将具有所述涂覆层的基体在保护性气体气氛中进行激光淬火工艺处理，其中，所述激光淬火工艺的参数包括：激光输出功率为260W～350W，激光束扫描速度为600mm/s～1100mm/s，辐照次数为5次～15次，激光能量密度为50J/cm²～120J/cm²。

在其中一个实施例中，所述强化物质的粒度为5μm～87μm。

在其中一个实施例中，在步骤S120之后且在步骤S130之前还包括将具有所述涂覆层的基体进行烘干的步骤。

在其中一个实施例中，所述激光淬火工艺的参数还包括：激光光斑的直径0.05mm～0.2mm，激光重复频率为0.05Hz～0.3Hz。

在其中一个实施例中，所述保护性气体选自氩气和氮气中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述涂覆层的厚度为0.05mm～0.2mm。

进一步地，本发明还提供一种复合材料，包括基体，以及在所述基体的表面上按照如上述的表面涂层的形成方法形成的涂层。

在其中一个实施例中，所述基体为镍基高温合金。

在其中一个实施例中，所述镍基高温合金，以重量百分比计，元素组成包括：0.05％～0.5％的铝、10％～22％的铬、10％～25％的铁、0.01％～0.15％的锰、1％～6％的钼、1％～8％的铌、0.1％～1％的硅、0.1％～2％的钛、0.01％～0.05％的钨、0.01％～0.08％的碳、0.01％～0.08％的氧以及45％～66％的镍。

更进一步地，本发明还提供给上述的复合材料在制备热端部件中的应用。