一种GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法技术

本技术属于热处理领域，特别是涉及一种GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法。按照以下步骤进行：渗剂焙烧→渗剂配置→零件清洗→装包→渗铝→出炉→拆包→零件清理→检验；其中，渗铝前GH4708镍基高温合金经1140℃±20℃×0.5～2h，空冷固溶，然后加工成零件渗铝，渗铝后再经800℃±20℃×10～20h，空冷时效。本发明专利技术方法能够满足发动机低压涡轮嵌入件、轴的设计制造要求，渗铝层深度为0.03mm～0.08mm，表层生成了富铝的NiAl相，表面硬度显微硬度大于700HV，大大提高了GH4708镍基高温合金的抗氧化性能和耐磨性能。

A protection method for GH4708 nickel base superalloy high temperature resistant and wear-resistant coating

The technology belongs to the field of heat treatment, in particular to a method for protecting GH4708 nickel based superalloy from high temperature and wear-resistant coating. According to the following steps, the following steps are carried out: the cleaning of the permeating agent, the part cleaning, the packing, the aluminizing, the furnace, the dismantling, the cleaning of parts, and the inspection. The GH4708 nickel base superalloy before aluminizing has been cooled by air cooling at 1140, 20 and 0.5 ~ 2H, and then processed into the aluminizing of the parts. After the aluminizing, it is then 800, 20, and 10 to 20h. Effect. The method can satisfy the design and manufacture requirements of the low pressure turbine embedded parts and axes of the engine. The depth of the aluminizing layer is 0.03mm to 0.08mm, and the NiAl phase of the aluminum rich surface is formed on the surface. The hardness of the surface is greater than that of 700HV, and the oxidation resistance and wear resistance of the GH4708 nickel base superalloy are greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法
本技术属于热处理领域，特别是涉及一种GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法。
技术介绍
GH4708镍基高温合金在950℃以下可以长期使用，是航空发动机的常用材料，用于制造压气机、燃烧室、涡轮、可调喷口内的易产生磨损的承力件，如低压涡轮嵌入件、轴等。这些承力件工作温度为700℃～850℃，工作环境恶劣，易磨损，所以要求这些零件不仅有良好抗高温氧化性能，而且还要有良好的耐磨性能。耐磨涂层的制备方法有很多，如：气体渗碳、氮化、热喷涂碳化钨、电镀铬等。渗碳是将低碳钢工件放在增碳的活性介质中，加热、保温，使碳原子渗入钢件表面，并向内部扩散形成一定碳浓度梯度的渗层。氮化是一种以氮原子渗入钢件表面，形成一层以氮化物为主的渗层方法。氮化、渗碳主要用于钢件，氮化工艺长，使用温度低。热喷涂涂层是热喷涂材料经热源加热至熔化或半熔化态，用高压气流令其雾化并喷射于工件上，从而形成涂层的一种表面加工方法。涂层与基体是物理结合，使用过程中易产生掉块现象，不适用合喷涂大批量的小零件。电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程，将金属制件作为阴极、所镀金属或合金作为阳极，分别挂于铜或黄铜制的极棒上而浸入含有镀层成分的电解液中，并通入直流，在零件上就会沉积出金属镀镍层。电镀铬层后续需要加工，工序复杂，且也为物理结合。
技术实现思路
为了找到一种能够在镍基高温合金表面制备抗高温耐磨涂层的防护方法，本专利技术的目的在于提供一种GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法，采用粉末包埋法在GH4708镍基高温合金上制备铝化物渗层的方法，满足发动机零件使用要求。本专利技术的技术方案是：一种GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法，按照以下步骤进行：渗剂焙烧→渗剂配置→零件清洗→装包→渗铝→出炉→拆包→零件清理→检验；其中，渗铝前GH4708镍基高温合金经1140℃±20℃×0.5～2h，空冷固溶，然后加工成零件渗铝，渗铝后再经800℃±20℃×10～20h，空冷时效。所述的GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法，渗剂由含铁量42wt％～50wt％的铝铁粉和氯化铵粉末配置而成，其中：按重量百分比计，铝铁合金粉末占98.5～99.0％，氯化铵粉末占1.0～1.5％。所述的GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法，在GH4708镍基高温合金表面制备出符合设计要求渗铝层0.03mm～0.08mm的抗高温耐磨防护涂层；抗高温耐磨防护涂层为外层和扩散层组成，其中：外层0.025mm～0.50mm，扩散层0.010mm～0.030mm。所述的GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法，渗剂焙烧时，将铝铁合金粉末与氯化铵粉末混合均匀，将混合物装入渗铝包中于950℃±20℃保温5h～10h。所述的GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法，渗铝时，将装有零件的渗铝包在450℃±20℃的温度下保温2h～4h，随炉升温到900℃～950℃温度保温5～10h渗铝；渗铝保温结束后，将渗铝包取出于空气中冷却。本专利技术的优点及有益效果是：1、航空发动机的压气机、燃烧室、涡轮、可调喷口等不同部位的零件根据结构特点和工作环境要求，零件表面不仅要有一定的耐磨性，而且零件还要耐高温氧化，所以为了提高零件表面的抗氧化和抗腐蚀性能及耐磨性能，通常在表面施加防护涂层，即在零件表面制备与基体冶金结合的渗铝层，这样不仅可以提高零件的抗氧化、抗腐蚀性能，同时能够起到一定的耐磨作用，从而提升零件的可靠性和延长使用寿命。2、本专利技术方法能够显著提高GH4708镍基高温合金的抗氧化、抗腐蚀性能和增加耐磨性能，特别适用于长期工作在高温、耐腐蚀环境下有磨擦产生的零件。该方法已经成功应用于航空发动机球形接头、轴、低压涡轮嵌入件的研制、生产，也可推广到航空发动机其他部件和其他燃气涡轮发动机的零件上，具有广泛的应用价值。3、本专利技术方法能够满足发动机低压涡轮嵌入件、轴的设计制造要求，渗铝层深度为0.03mm～0.08mm，表层生成了富铝的NiAl相，表面硬度显微硬度大于700HV，大大提高了GH4708镍基高温合金的抗氧化性能和耐磨性能。附图说明图1为920℃渗铝渗层组织图。图2为920℃渗铝渗层成分分布图；其中，(a)渗铝渗层组织；(b)Ni；(c)Cr；(d)Al；(e)Ti；(f)Mo；(g)W；(h)O。图3(a)-图3(b)为GH4708合金标准热处理的基体晶粒组织图；其中，图3(b)是图3(a)的放大图。图4为GH4708合金920℃渗铝后的基体晶粒组织图。图5为GH4708合金标准热处理后的基体显微组织图。图6为GH4708合金920℃渗铝后的基体显微组织图。图7为950℃渗铝渗层组织图。图8为950℃渗铝渗层成分分布图；其中，(a)渗铝渗层组织；(b)Ni；(c)Cr；(d)Al；(e)Ti；(f)Mo；(g)W；(h)O。图9为GH4708合金渗铝后的基体晶粒组织图。图10为GH4708合金渗铝后的基体显微组织图。具体实施方式在具体实施过程中，本专利技术GH4708镍基高温合金渗铝的工艺方法，按照以下步骤进行：渗剂焙烧→渗剂配置→零件清洗→装包→渗铝→出炉→拆包→零件清理→检验。所述材料为GH4708镍基高温合金棒材，渗铝前经1140℃±20℃×0.5～2h，空冷固溶，然后加工成零件渗铝，渗铝后再经800℃±20℃×10～20h，空冷时效。渗剂由含铁量42wt％～50wt％的铝铁粉和符合GB658-1988的氯化铵粉末配置而成，其中：按重量百分比计，铝铁合金粉末占98.5～99.0％，氯化铵粉末占1.0～1.5％。采用高温滑底炉制备渗铝层，用扫描电镜、拉力试验机等设备进行组织、性能分析测试。为了摸索渗铝层对基体组织性能的影响，及渗铝温度、渗铝时间对渗铝层深度和组织的影响，制定了6种不同的工艺试验方案，950℃×3h、5h、8h，920℃×8h、10h、12h。渗铝后对所有渗铝方案金相试片的渗铝层进行组织形貌与深度分析，最终从两种温度中各取一组符合渗铝层要求的两组试棒，分别加工成室温拉伸试样、高温瞬时试样、高温持久试样，进行力学性能试验。利用拉力试验机分析渗铝前后试棒的室温力学性能、高温瞬时和持久性能进行测试。最终在GH4708镍基高温合金表面制备出符合设计要求渗铝层0.03mm～0.08mm的抗高温耐磨防护涂层，其中外层0.025mm～0.50mm，扩散层0.010mm～0.030mm。下面，通过实施例对本专利技术进一步详细阐述。实施例1：本实施例中，GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法，具体步骤如下：(1)材料：GH4708，成分见表1，渗铝前经1140℃×1h，空冷固溶，渗铝后再经800℃×15h，空冷时效。表1GH4708化学成分(wt％)(2)渗铝渗剂配置：渗铝剂由含铁量42wt％的铝铁合金粉末与GB658-1988的氯化铵粉末混合配成。其中，按重量百分比计，铝铁合金粉末占99.0％，氯化铵粉末占1.0％。渗剂焙烧：焙烧铝铁合金粉末时，加入干燥的氯化铵粉末，混合均匀。将混合物装入渗铝包中于950℃±20℃保温5h～10h。渗铝：将装有零件的渗铝包在450℃±20℃的温度下保温2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法，其特征在于，按照以下步骤进行：渗剂焙烧→渗剂配置→零件清洗→装包→渗铝→出炉→拆包→零件清理→检验；其中，渗铝前GH4708镍基高温合金经1140℃±20℃×0.5～2h，空冷固溶，然后加工成零件渗铝，渗铝后再经800℃±20℃×10～20h，空冷时效。

【技术特征摘要】
1.一种GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法，其特征在于，按照以下步骤进行：渗剂焙烧→渗剂配置→零件清洗→装包→渗铝→出炉→拆包→零件清理→检验；其中，渗铝前GH4708镍基高温合金经1140℃±20℃×0.5～2h，空冷固溶，然后加工成零件渗铝，渗铝后再经800℃±20℃×10～20h，空冷时效。2.按照权利要求1所述的GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法，其特征在于，渗剂由含铁量42wt％～50wt％的铝铁粉和氯化铵粉末配置而成，其中：按重量百分比计，铝铁合金粉末占98.5～99.0％，氯化铵粉末占1.0～1.5％。3.按照权利要求1所述的GH4708镍基高温合金抗高温耐磨涂层的防护方法，其特征在于，在GH47...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛静，张凡云，王蔓，张春刚，刘艳，
申请(专利权)人：沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21