【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合涂层，具体涉及一种冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
1、飞机、舰艇、坦克和汽车等重型装备在航空航天、机械制造以及军事领域发挥着至关重要的作用。但由于重型装备自身体积大、质量重，严重限制了其整体性能的提升。装备轻量化是当前工业制造领域的重要发展趋势，尤其是装备发动机作为汽车的心脏，在体积和质量方面占据相当大的比例，发动机通常采用质量沉重的灰铸铁材料进行铸造，其自身重量严重限制了整体性能的提升。
2、现有汽车发动机中虽已大量使用铝合金，但直接承受摩擦运动、燃气冲击的关键部件工作面必须镶嵌更高强度、更大比重的衬套、轴瓦等“局部增强体”或整体使用既贵又重的钢铁材料，才能适应严峻复杂的工况要求，这种不得已的镶嵌组合式设计，不仅降低了装备发动机的“全铝化、轻量化”水平，还可能发生镶嵌界面失配、漏水、异响、变形等严重失效问题，存在极大的安全隐患。
3、典型的部件如发动机轴承座、缸壁均为铝合金材质，由于其表面硬度低、摩擦系数高、耐磨性差，不得不与钢材质轴瓦、铸铁材质缸套镶嵌组合式设计，以减轻磨损、腐蚀和划伤等问题。铸铁和钢材质因其足够的硬度在一定程度上改善了缸壁和轴承座的耐磨性，但却增加了发动机的整机重量，并且铸铁和钢材质与铝合金的导热系数相差较大，容易引起缸体和轴承座的变形与磨损，将严重影响发动机的性能和寿命。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层及其制备方法和应用，本专利技术制备的冷喷涂
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
4、用复合粉料在预处理后的基体材料表面进行冷喷涂，得到冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层；
5、所述复合粉料包括ni粉和ti3alc2粉；
6、所述基体材料为铝合金。
7、优选的，所述ni粉和ti3alc2粉的质量比为(5～8):(2～5)。
8、优选的，所述冷喷涂的参数包括：送粉气体为氮气，喷涂压力为3～5mpa，喷涂温度为500～700℃，喷涂距离为10～20mm，送粉率为3～4r/min，喷涂角度为90°，喷枪往复次数为8～12次，喷枪速度为300～400mm/s。
9、优选的，所述ni粉的平均粒径为10～50μm；所述ti3alc2粉的平均粒径为10～50μm。
10、优选的，所述ni粉包括球形颗粒和形状不规则的颗粒；所述ti3alc2粉为不规则层状多角形貌。
11、优选的，所述预处理包括：将所述基体材料依次进行第一超声清洗、第一干燥、喷砂粗化处理、第二超声清洗和第二干燥。
12、优选的，所述喷砂粗化处理所用砂粒的粒径为500～700μm；所述喷砂粗化处理的喷砂角度为70～80°，喷砂距离为180～240mm，压力为0.7～0.8mpa；所述喷砂粗化处理后基体材料表面的粗糙度sq为10～12.8μm，粗糙度sa为5～7.81μm。
13、优选的，所述第一超声清洗和第二超声清洗所用清洗液为无水乙醇；所述第一超声清洗和第二超声清洗的频率独立为28～40khz，时间独立为5～10min。
14、本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备的冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层，化学组成包括ni和ti3alc2，所述冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层的厚度为500～800μm，孔隙率为0.3～0.6％，硬度为242～310hv0.2。
15、本专利技术还提供了上述技术方案所述冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层在装备轻量化发动机中的应用。
16、本专利技术提供了一种冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层的制备方法，包括以下步骤：用复合粉料在预处理后的基体材料表面进行冷喷涂，得到冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层；所述复合粉料包括ni粉和ti3alc2粉；所述基体材料为铝合金。在冷喷涂过程中，复合粉末不仅发生了变形，基体在受到巨大冲击后同样发生了一定程度的塑性形变，且界面较为模糊，涂层与基体界面呈波浪状相互嵌合，以机械结合方式使涂层与基体间形成较强的结合，ti3alc2陶瓷颗粒的喷丸效应，ni颗粒会变成扁平状或者不规则形状，ti3alc2属于陶瓷材料不会发生变形，会直接沉积在涂层中，对ni颗粒其夯实作用，促进ni颗粒变形，导致涂层致密度提高，孔隙率降低；此外，复合粉料的颗粒在冲击过程中所经历剧烈的塑性变形，引发的加工硬化效应，进而导致涂层内部应力尤其是压应力的增加，晶界处位错密度的增加，从而提高了涂层的硬度。因此，本专利技术通过冷喷涂制备的镍基钛铝碳基复合涂层孔隙率低，涂层致密、硬度高、结合强度好，具有较好的力学性能同时具备优异的耐磨性，能够替代装备发动机中的缸套和轴瓦部件在严峻工况下使用，既可以实现减轻装备发动机轻量化全铝化，同时又可以提升装备发动机的整体效能。
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1.一种冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Ni粉和Ti3AlC2粉的质量比为(5～8):(2～5)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷喷涂的参数包括：送粉气体为氮气，喷涂压力为3～5MPa，喷涂温度为500～700℃，喷涂距离为10～20mm，送粉率为3～4r/min，喷涂角度为90°，喷枪往复次数为8～12次，喷枪速度为300～400mm/s。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述Ni粉的平均粒径为10～50μm；所述Ti3AlC2粉的平均粒径为10～50μm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Ni粉包括球形颗粒和形状不规则的颗粒；所述Ti3AlC2粉为不规则层状多角形貌。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述预处理包括：将所述基体材料依次进行第一超声清洗、第一干燥、喷砂粗化处理、第二超声清洗和第二干燥。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一超声清洗和第二超声清洗所用清洗液为无水乙醇；所述第一超声清洗和第二超声清洗的频率独立为28～40kHz，时间独立为5～10min。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备的冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层，其特征在于，化学组成包括Ni和Ti3AlC2，所述冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层的厚度为500～800μm，孔隙率为0.3～0.6％，硬度为242～310HV0.2。
10.权利要求9所述冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层在装备轻量化发动机中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种冷喷涂镍基钛铝碳复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ni粉和ti3alc2粉的质量比为(5～8):(2～5)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷喷涂的参数包括：送粉气体为氮气，喷涂压力为3～5mpa，喷涂温度为500～700℃，喷涂距离为10～20mm，送粉率为3～4r/min，喷涂角度为90°，喷枪往复次数为8～12次，喷枪速度为300～400mm/s。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述ni粉的平均粒径为10～50μm；所述ti3alc2粉的平均粒径为10～50μm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ni粉包括球形颗粒和形状不规则的颗粒；所述ti3alc2粉为不规则层状多角形貌。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述预处理包括：将所述基体材料依次进行第一超声清洗、...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟玲，邢志国，王海斗，马国政，刘明，董丽虹，李鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：
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