一种可实现界面强化的MCrAlYX涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可实现界面强化的MCrAlYX涂层及其制备方法，属于表面涂层防护技术领域。通过使用多组元MCrAlYX材料并采用热喷涂及扩散热处理方式进行涂层制备，获得具有界面强化区的MCrAlYX涂层。经过热喷涂及特定的扩散热处理工艺，基材与涂层界面处形成界面强化区，该界面强化区内含有具有析出强化作用的γ’相，与/或具有高度固溶强化的γ相，有助于提高涂层高温力学性能。本发明专利技术设计的涂层及其制备方法借助MCrAlYX成分设计与高温下元素互扩散原理调控材料显微组织，实现了基材与涂层的界面强化，使得材料在高温力学载荷环境中，涂层与基体界面处生成缺陷和裂纹的风险大幅降低，进而提升涂层使用寿命。

A CrAlYX Coating for Interface Strengthening and Its Preparation Method

The invention discloses a CrAlYX coating capable of realizing interface strengthening and a preparation method thereof, belonging to the technical field of surface coating protection. MCrAlYX coatings with interfacial strengthening zone were prepared by using multi-component MCrAlYX materials and thermal spraying and diffusion heat treatment. After thermal spraying and specific diffusion heat treatment process, the interface strengthening zone between substrate and coating is formed. The interface strengthening zone contains precipitation strengthening gamma phase and/or highly solid solution strengthening gamma phase, which is helpful to improve the high temperature mechanical properties of the coating. The coating and the preparation method of the invention regulate the microstructure of the material by means of the principle of MCrAlYX composition design and element mutual diffusion at high temperature, realizes the interface strengthening between the substrate and the coating, and greatly reduces the risk of defects and cracks at the interface between the coating and the substrate under high temperature mechanical load environment, thereby improving the service life of the coating.

【技术实现步骤摘要】
一种可实现界面强化的MCrAlYX涂层及其制备方法
本专利技术属于表面涂层防护
，涉及一种可实现界面强化的MCrAlYX涂层及其制备方法。
技术介绍
MCrAlY涂层是常用的表面防护高温合金材料，M表示基体元素，通常为Ni与Co。为进一步提高涂层的力学与抗氧化性能，在合金涂层中还会添加其他元素，用X表示，进而形成MCrAlYX多组元合金材料。涂层的抗氧化性可以通过优化X元素与含量控制得到提升，例如当涂层中尤其是涂层表层富含Hf,Si,以及其他La系元素时，涂层抗氧化性大幅提升，这是因为这些元素与外界环境中氧的亲和力强，容易在涂层表面率先形成氧化物，这些氧化物可以促进致密氧化铝膜的形成，而且有助于提高氧化膜的抗剥落性。另外，涂层的高温力学性能也非常重要。研究已表明，现有的多数MCrAlY材料设计仅关注了抗氧化防腐蚀作用，往往忽略了涂层的力学性能。实际上，在长期高温环境中，涂层与基材中的元素会发生互扩散，互扩散容易造成基材与涂层界面的“软化”。这种“软化”是因为缺少了具有强化作用的相造成的，在实际复杂热/力学载荷条件下会造成基体与涂层界面诱发裂纹或使得涂层对外部裂纹扩展失去抵抗力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MCrAlYX粉末材料，其特征在于，M为Ni和Co元素，X为Hf、Si、镧系元素、Ta或Re元素中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种MCrAlYX粉末材料，其特征在于，M为Ni和Co元素，X为Hf、Si、镧系元素、Ta或Re元素中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的MCrAlYX粉末材料，其特征在于，当合金中Ni含量≥40％时，要求Co含量为5～15％，Cr含量为20～30％，Al含量为6～12％，Y含量为0.01～1.5％，元素X至少含有Ta或Re，Ta与Re总量为0.5～6％，其他X元素总量为0～1％。3.根据权利要求1所述的MCrAlYX粉末材料，其特征在于，当Ni含量≥40％时，Co含量为10～15％，Cr含量为22～25％，Al含量为8～10％，Y含量为0.3～0.6％，元素X为Ta与Re，Ta与Re总量为3～6％。4.根据权利要求1所述的MCrAlYX材料，其特征在于，当合金中Ni含量＜40％时，要求Co含量为25～35％，Cr含量为15～25％，Al含量为8～15％，Y含量为0.01～1.5％，元素X至少含有Ta或Re，Ta与Re总量为0.5～6％，其他X元素总量为0～1％。5.根据权利要求1所述的MCrAlYX粉末材料，其特征在于，当Ni含量＜40％时，Co含量为30～35％，Cr含量为18～22％，Al含量为9～11％，Y含量为0.3～0.6％，元素X为Ta与Si，Ta含量为3～6％，Si含量为0.1～0.3％。6.根据权利要求1所述的MCrAlYX粉末材料，其特征在于，MCrAlYX粉末材料为球形，流动性优于20s/50g，粉末内氧含量小于500ppm。7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的MCrAlYX粉末材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)配料与投料：将含有所述MCrAlYX粉末材料所包含元素的单质或合金块材、板材或粉末原料，按MCrAlYX粉末材料元素含量进行配置，并投入熔炼炉内；原料一次性投入熔炼炉或者分批次投入熔炼炉；2)熔炼：控制熔炼炉环境真空度小于1Pa，使用氦气、氩气、氮气中的一种或多种作为保护性气体，利用感应加热原理加热炉内金属材料至其完全熔化并混合均匀；3)喷雾造粒：控制喷雾塔的真空度小于1Pa，使用氦气、氩气、氮气中的一种或多种作为保护性气体，打开与熔炼炉连接的阀门使熔液流入喷雾塔，同时采用氦气、氩...

【专利技术属性】
技术研发人员：于月光，原慷，刘建明，章德铭，李正秋，马尧，高向宙，
申请(专利权)人：北京矿冶科技集团有限公司，北矿新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11