一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层及其制备方法，该涂层主要由扩散阻挡层、粘结合金层、与粘结合金层冶金相容的过渡层和硬质陶瓷颗粒构成；硬质陶瓷颗粒单侧包裹金属过渡层；粘结合金层与叶片基体之间设计一层1‑5μm厚度的扩散阻挡层。包裹颗粒的金属过渡层可以增强硬质颗粒与粘结合金层的结合强度；扩散阻挡层可有效阻挡粘结合金层成分与叶片基体成分的互扩散，最终形成不改变基体成分、外部棱角尖锐、颗粒与粘结合金层结合良好的叶尖切削涂层。利用此方法得到的叶尖切削涂层硬度为340‑410 HV0.2，叶尖切削涂层与叶尖基体的结合强度在60‑69MPa之间。

【技术实现步骤摘要】
一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层及其制备方法
本专利技术涉及材料表面改性和涂层
，具体涉及一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层及其制备方法。
技术介绍
新一代航空发动机要求其具有高性能、长寿命、低油耗等特点，转子叶尖间隙每增加转子叶片长度的1％，涡轮效率损失就增加1％以上。但由于发动机运行过程中存在离心、喘振等因素，间隙过小会造成叶尖与机匣内壁发生碰摩而损坏叶尖，甚至造成严重事故。因此，常采用封严技术达到提高效率、保护叶尖的目的，即在发动机机匣内壁制备一层可磨耗封严涂层，在叶尖制备一层耐磨涂层。在发动机工作的最初几个工作循环中，转子叶片叶尖表面较硬的耐磨封严涂层将所对应的较软的可磨耗封严涂层切出自己的密封运行轨迹，以补偿涡轮几何形状的任何渐进变化，达到气路密封、防止气体泄漏、提高发动机效率的目的。经过数十年发展，国内外已经形成了较完备的可磨耗封严涂层材料体系。叶尖耐磨涂层要求有较高的硬度和较低的摩擦系数，常采用金属基陶瓷复合材料，合金基体作为粘结相并提供抗氧化性和耐腐蚀性，陶瓷颗粒则提供高硬度和高耐磨性。叶尖耐磨涂层的常用制备方法为激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，其特征在于，包括扩散阻挡层(2)、粘结合金层(3)、过渡层(4)和硬质陶瓷颗粒(5)，扩散阻挡层(2)冶金结合在叶尖基体(1)的上方，粘结合金层(3)冶金结合在扩散阻挡层(2)的上方，硬质陶瓷颗粒(5)单侧镀有过渡层(3)，硬质陶瓷颗粒(5)中镀有过渡层(3)的一侧与粘结合金层(3)冶金结合。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，其特征在于，包括扩散阻挡层(2)、粘结合金层(3)、过渡层(4)和硬质陶瓷颗粒(5)，扩散阻挡层(2)冶金结合在叶尖基体(1)的上方，粘结合金层(3)冶金结合在扩散阻挡层(2)的上方，硬质陶瓷颗粒(5)单侧镀有过渡层(3)，硬质陶瓷颗粒(5)中镀有过渡层(3)的一侧与粘结合金层(3)冶金结合。


2.根据权利要求1所述的一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，其特征在于，所述扩散阻挡层(2)成分为金属铬、钨、钼、铌和钽中的任意一种或几种组成的固溶体或化合物，扩散阻挡层(2)的厚度为1μm-5μm。


3.根据权利要求1所述的一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，其特征在于，以质量百分比计，所述粘结合金层(3)的成分为镍含量大于53.0％、铬含量6％-28％的镍基合金或钛含量大于37.5％、锆含量18％-30％、铜含量10％-20％、镍含量5％-10％的钛基合金。


4.根据权利要求1所述的一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，其特征在于，所述过渡层(4)的成分为金属镍、金属钛或氮化钨薄膜，过渡层(4)的厚度为0.1μm-5μm。


5.根据权利要求1所述的一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，其特征在于，所述硬质陶瓷颗粒(5)为金刚石颗粒或立方氮化硼颗粒，硬质陶瓷颗粒(5)的平均粒径为50μm-300μm。


6.权利要求1-5任意一项所述的一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在表面洁净且去除氧化膜的叶尖基体(1)表面制备一层扩散阻挡层(2)；
步骤2、在扩散阻挡层(2)上制备粘结合金层(3)；
步骤3、在硬质陶瓷颗粒(5)单侧制备过渡层(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冠军，石秋生，刘梅军，赵梦琪，李长久，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61