本发明专利技术提供了一种TiAl合金表面抗氧化Si-Ce-Y渗层的制备方法，首先清洗准备试样，然后按量准确称取渗剂并进行球磨、干燥，把烘干过的渗剂装入坩埚，并把试样埋入渗剂中，用硅溶胶及三氧化二铝密封后置于高温电阻炉中进行扩散渗，最后将扩散渗后的试样清洗烘干。本发明专利技术工艺简单、操作方便、效率高、成本低廉、易于实现，具有良好的高温抗氧化能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种TiAl合金表面渗层的制备方法，专用于TiAl合金表面S1-Ce-Y共渗层制备的生产和应用，属于金属材料表面改性
技术介绍
TiAl合金由于具有低密度、高比强度而被认为是一种极具应用潜力的高温结构材料，其在高温下具有优异的力学性能，如果将其应用到发动机上，能够较当前的超级合金减轻50%的重量。然而，该合金高温抗氧化性能不足，通过合金化方法改善其高温抗氧化性能有一定的局限性，且会显著降低其力学性能，因此需要在合金表面制备涂层以提高其抗氧化性能。近年来，涉及钛铝合金表面高温抗氧化涂层的研究甚少，且主要集中在等离子喷涂及激光熔覆上，主要存在以下问题:(1)等离子喷涂层与基体结合力差，涂层孔隙率高；(2)激光熔覆技术制备的熔覆层存在裂纹和残余应力，所制备的涂层高温抗氧化性能并不理相硅化物涂层密度低、熔点高、热稳定性良好，适合于高温合金的高温抗氧化防护。但单一的硅化物涂层由于本身脆性而导致其内易出现裂纹，同时氧化时涂层内会产生较大的内应力，致使表面氧化膜剥落而失去保护性，因此需要添加其它元素对其进行改性。Ce、Y等活性元素在改善涂层致密性及其与基体的结合力、降低合金的氧化速率和提高氧化膜的抗剥落能力等方面有显著效果。目前，钛铝合金表面高温抗氧化的S1-Ce-Y共渗层的制备技术及其应用尚属空白。因此研究和实现钛铝合金表面高温抗氧化的S1-Ce-Y改性硅化物渗层的制备技术对钛铝合金在航空工业领域的应用具有重要意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，提高TiAl合金的高温抗氧化性能，本专利技术提供了一种TiAl合金表面制备S1-Ce-Y共渗层的工艺方法，无须真空炉及充氩气保护，即可获得结合力好(冶金结合)，均匀、致密的共渗层；并且具有工艺简单、操作方便、成本低廉、易于实现、效率高等优点，适于生产和应用。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:(I)试样经80 600#砂纸打磨后超声清洗，吹干；(2)按下述重量百分比称取渗剂:10-20% Si,0.5-5% Y2O3,0.5-5% CeO2 和 1-8%NaF,余量为 Al2O3 ；(3)将配制好的渗剂置于球磨机中进行4h研磨，使其充分混合；(4)将渗剂置于温度为150°C的烘箱中保温Ih进行烘干；(5)把烘干过的渗剂装入坩埚， 并把试样埋入渗剂中，相邻平行试样之间的距离不小于8mm ；(6)将装有试样的坩埚加盖，用硅溶胶及三氧化二铝混合密封后置于高温电阻炉中，所述的硅溶胶及三氧化二铝按照每IL硅溶胶加入I 1.2kgAl203的配比混合；(7)高温电阻炉升温Ih至1050°C，在1050-1200°C保温l_4h后空冷至室温；(8)将扩散渗后的试样使用流动水冲洗，然后用酒精清洗，再进行烘干。所述的渗剂中，Si彡100目，Y2O3彡100目，CeO2彡100目，NaF为分析纯，Al2O3 彡 200 目。本专利技术的有益效果是:本专利技术解决了钛铝合金高温抗氧化性能差的技术难题，无须真空炉及氩气保护即可获得结合力好(冶金结合)，均匀、致密的S1-Ce-Y共渗层，并具有工艺简单、操作方便、效率高、成本低廉、易于实现等优点。采用锉边法、划痕法、摩擦法和抛光法等方法对结合力进行检测，渗层与基体表现出非常好的结合力，经高温氧化试验表明渗层具有良好的高温抗氧化能力。附图说明图1为采用本专利技术所获得的不同渗剂配方及不同共渗条件下的渗层截面显微形貌图。其中图1(a)的共渗温度为1050°C，共渗时间为lh，渗剂组分为:10S1-lCe02-3Y203-7NaF-79Al203 (wt%);图1(b)的共渗温度为1100°C，共渗时间为3h，渗剂组分为:15Si_2Ce02-2Y203-5NaF-76Al203 (wt%);图1(c)的共渗温度为1200°C，共渗时间为4h，渗剂组分为:20S1-3Ce02-lY203-3NaF-73Al203 (wt%)。图2为采用本专利技术所获得的不同渗剂配方及不同共渗条件下的渗层表面宏观形貌图。其中图2(a)的共渗温度为1050°C，共渗时间为lh，渗剂组分为:10S1-lCe02_3Y203-7NaF-79Al203 (wt%);图2(b)的共渗温度为1100°C，共渗时间为3h，渗剂组分为:15Si_2Ce02-2Y203-5NaF-76Al203(wt%);图2(c)的共渗温度为1200°C，共渗时间为4h，渗剂组分为:20S1-3Ce02-lY203-3NaF-73Al203 (wt%)。图3为采用本专利技术所获得的不同渗剂配方及不同共渗条件下的渗层表面微观形貌图，其中图3(a)的共渗温度为1050°C，共渗时间为lh，渗剂组分为:10S1-lCe02-3Y203_7NaF-79Al203 (wt%);图3(13)的共渗温度为1100°C，共渗时间为3h，渗剂组分为:15S1-2Ce02_2Y203-5NaF-76Al203(wt%);图3(c)的共渗温度为1200°C，共渗时间为4h，渗剂组分为:20Si_3Ce02-lY203-3NaF-73Al203 (wt%)。图4为采用本专利技术所获得的不同渗剂配方及不同共渗条件下的渗层截面元素分布，其中图4 (a)的共渗温度为1050°C，共渗时间为lh，渗剂组分为:10S1-lCe02-3Y203_7NaF-79Al203 (wt%);图4(b)的共渗温度为1100°C，共渗时间为3h，渗剂组分为:15S1-2Ce02_2Y203-5NaF-76Al203(wt%);图4((:)的共渗温度为1200°C，共渗时间为4h，渗剂组分为:20Si_3Ce02-lY203-3NaF-73Al203 (wt%)。图5为本专利技术流程图。具体实施方式 下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。本专利技术包括以下步骤:①试样经80 600#砂纸打磨后超声清洗，吹干；②配制渗剂:按重量百分比准确称取渗剂；③将配制好的渗剂置于球磨机中进行4h研磨，使其充分混合；④将渗剂置于温度为150°C的烘箱中保温Ih进行烘干；⑤把烘干过的渗剂装入坩埚，并把试样埋入渗剂中，相邻平行试样之间的距离不小于8mm ,⑥将装有试样的坩埚加盖并用硅溶胶及三氧化二铝(配置方法:每IL硅溶胶加入I 1.2kgAl203混合)密封后置于高温电阻炉中；⑦高温电阻炉升温Ih至1050°C，在1050-1200°C保温l_4h后空冷至室温；⑧将扩散渗后的试样使用流动水冲洗，然后用酒精清洗，再进行烘干，结束。本专利技术所提供的渗剂配方，具 体包括以下内容:①被渗元素:10-20% Si (≤ 100 目)，0.5-5 % Y2O3 (≤ 100 目)，0.5-5 % CeO2 ≤ 100 目)。②催化剂:1-8% NaF (分析纯)③填充物:A1203 (≤200目)实施例1①准备试样:试样经600#砂纸打磨后超声清洗，吹干；②配制渗剂:按量准确称取渗齐U，渗剂的配比按重量百分比为:10% Si (≤100目)，l%Ce (≤100 g),3% Y2O3 (≤100目)，7%NaF (分析纯)，其余为Al2O3 200目);③球磨:将配制好的渗剂置于球磨机中研磨4h，使其充分混合；④干燥:将球磨后的渗剂置于温度为100°C的烘箱中保本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种TiAl合金表面抗氧化Si?Ce?Y渗层的制备方法，其特征在于包括下述步骤：（1）试样经80～600#砂纸打磨后超声清洗，吹干；（2）按下述重量百分比称取渗剂：10?20％Si，0.5?5％Y2O3，0.5?5％CeO2和1?8％NaF，余量为Al2O3；（3）将配制好的渗剂置于球磨机中进行4h研磨，使其充分混合；（4）将渗剂置于温度为150℃的烘箱中保温1h进行烘干；（5）把烘干过的渗剂装入坩埚，并把试样埋入渗剂中，相邻平行试样之间的距离不小于8mm；（6）将装有试样的坩埚加盖，用硅溶胶及三氧化二铝混合密封后置于高温电阻炉中，所述的硅溶胶及三氧化二铝按照每1L硅溶胶加入1～1.2kgAl2O3的配比混合；（7）高温电阻炉升温1h至1050℃，在1050?1200℃保温1?4h后空冷至室温；（8）将扩散渗后的试样使用流动水冲洗，然后用酒精清洗，再进行烘干。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李涌泉，谢发勤，吴向清，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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