【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面工程，具体涉及一种离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法。
技术介绍
1、热障涂层体系由金属粘结层和陶瓷表层组成，在使用过程中金属粘结层与陶瓷层之间会生成一层氧化铝，该氧化铝层可以很好地阻挡氧元素向基体方向扩散，起到抗氧化的作用。在制备热障涂层前，通常对金属粘结层表面进行预氧化处理，以在金属粘结层表面生成一层较薄的致密氧化铝层，预氧化处理可以提高热障涂层的寿命，该氧化铝层也被称为氧扩散阻挡层。
2、现有的金属粘结层预氧化技术主要是采用真空预氧化处理。即在真空环境下，将富含铝的材料加热至1050～1200℃，然后往真空室内通入氧气，材料表面的铝在高温下会与氧气发生化学反应，生成一层氧化铝层。现有技术通过控制加热温度、氧分压和热处理时间等工艺参数实现在材料表面生成氧化铝层，加热温度通常为1050～1200℃，加热时间为1～4小时。加热时间与加热温度密切相关，加热温度越低，需要加热的时间越长。
3、现有技术的主要问题是：制备温度高且制备时间长，高温下长时间加热使基体和金属粘结层的元素发生互扩散，这降低了基体的力学性能，也降低了生产效率。如果加热温度过高，超过1100℃，基体与金属粘结层元素发生互扩散行为，对基体力学性能产生破坏。如果加热温度低于1100℃，铝氧化的速度大大降低，因此加热的时间会大大延长。另外如果加热温度低于1100℃，材料表面会生成部分β相的氧化铝，与α相氧化铝相比，其阻挡氧及其它元素扩散能力差，高温抗氧化的作用降低。
4、因此，专利技术人提供了一种离子束辅助的氧扩散阻
技术实现思路
1、(1)要解决的技术问题
2、本专利技术实施例提供了一种离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，解决了高温下长时间加热使基体和金属粘结层的元素发生互扩散而降低基体的力学性能及生产效率低的技术问题。
3、(2)技术方案
4、本专利技术提供了一种离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，包括以下步骤：
5、将待处理的材料放置于真空室并抽真空、加热至预设温度；
6、启动氧离子源，利用氧离子束轰击所述材料的表面；
7、向所述真空室内通入设定氧分压的氧气，达到设定时间后，停止通入氧气，关闭离子源，停止加热，制备得到氧扩散阻挡层。
8、进一步地，抽真空后的真空度高于2×10-2pa。
9、进一步地，所述预设温度为1000～1200℃。
10、进一步地，所述氧离子束的轰击面积大于所述材料的表面积。
11、进一步地，所述氧离子束的引出电压为300～1000v。
12、进一步地，所述设定氧分压为1.0×10-5～1.0×10-3pa。
13、进一步地，所述设定时间为20～60min。
14、进一步地，所述材料为高温合金基体，表面涂覆富含铝元素的高温合金涂层。
15、进一步地，加热的方式包括电子束加热、辐照加热及电阻加热中的任一种。
16、进一步地，所述氧扩散阻挡层为氧化铝氧扩散阻挡层。
17、(3)有益效果
18、综上，本专利技术通过利用氧离子束对材料表面进行轰击，由于氧离子束的能量非常高，本身具有很高的活性，同时还可以大大提高氧气团的活性和材料表面的化学反应活性，可以在更低温度快速获得致密的氧扩散阻挡层，生产效率高，对基体破坏小，阻挡氧元素在高温下向金属粘结层和基体方向扩散能力强，因此可以提高航空发动机和燃气轮机热障涂层和高温部件的使用寿命，具有极高的经济价值。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，抽真空后的真空度高于2×10-2Pa。
3.根据权利要求1所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，所述预设温度为1000～1200℃。
4.根据权利要求1所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，所述氧离子束的轰击面积大于所述材料的表面积。
5.根据权利要求1或4所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，所述氧离子束的引出电压为300～1000V。
6.根据权利要求1所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，所述设定氧分压为1.0×10-5～1.0×10-3Pa。
7.根据权利要求1所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，所述设定时间为20～60min。
8.根据权利要求1所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，所述材料为高温合金基体，表面涂覆富含铝元素的高温合金涂层。p>
9.根据权利要求1所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，加热的方式包括电子束加热、辐照加热及电阻加热中的任一种。
10.根据权利要求1所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，所述氧扩散阻挡层为氧化铝氧扩散阻挡层。
...【技术特征摘要】
1.一种离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，抽真空后的真空度高于2×10-2pa。
3.根据权利要求1所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，所述预设温度为1000～1200℃。
4.根据权利要求1所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，所述氧离子束的轰击面积大于所述材料的表面积。
5.根据权利要求1或4所述的离子束辅助的氧扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，所述氧离子束的引出电压为300～1000v。
6.根据权利要求1所述的离子束...
【专利技术属性】
技术研发人员：高巍，崔向中，姜春竹，周国栋，马江宁，吕明达，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。