CN101158016A

CN101158016A - NiAlW粉末及制备方法

Info

Publication number: CN101158016A
Application number: CNA2007101502236A
Authority: CN
Inventors: 于月光; 曾克里; 许根国; 刘海飞
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2027-11-19
Also published as: CN101158016B

Abstract

本发明提供了一种新型打底层材料NiAlW粉末及制备方法。NiAlW粉末选用Al、W、Cr、Ni等合金为原料，其合金成分为：18～24重量％Al，2～5重量％W，1～8重量％Cr，63～79重量％Ni。采用高压惰性气体雾化技术获得NiAlW合金粉末，通过严格控制粒度筛分，制备出合格的合金粉末。由于镍铝在喷涂过程中放热反应能够增强涂层结合强度，更为重要的另一方面在于因钨等合金元素加入将明显提高耐热冲击疲劳性能，该粉末作为打底层材料具备优良的高温耐热性能。

Description

NiAlW粉末及制备方法

【技术领域】

本发明涉及航空、航天等领域的关键部件涂料，特别是一种NiAlW粉末及制备方法。

【背景技术】

研制现代化燃气涡轮发动机时，无论是提高发动机本身的效率，还是提高发动机部件特别是压气机的效率都具有很大的意义。而发动机热端部件，尤其是燃烧室部件，所使用材料的耐热性非常重要。为此，需要在材料表面上涂敷各种不同的耐热涂层，以降低由于高温产生的气体腐蚀、材料磨损。

为寻求各种条件下的高性能热障涂层材料，国内外开展了大量的研究工作。热障涂层本质上是一种热导率或热扩散率非常低的涂层，工作时经受高温热流，承受很大的温度梯度。欧洲Volvo公司的研究将热障涂层在发动机中的作用归结为：(1)延长部件使用寿命；(2)提高发动机效率(通过提高涡轮机的工作温度)；(3)提高燃烧温度；(4)改进燃烧效率；(5)减少部件的瞬时应力。寻求性能合适的热障涂层材料的工作实际上包括两个方面，一方面是面层材料用于直接承受燃烧环境下的热流腐蚀及磨损；另一方面是底层材料。由于热障涂层面层为保证优异的耐热性能通常采用陶瓷材料作为主要乃至全部组份，而陶瓷材料与基体合金间存在较大的热物理(包括热膨胀)性能差异，极易因热冲击疲劳而与基体剥离。底层材料正是起着一种极其重要的承上起下的提高结合力作用，同时还要具备优异的高温耐热性能。目前，国内外已研究开发出了数种系列的热障涂层材料。面层较多使用的是氧化钇稳定的氧化锆等氧化物陶瓷，底层则使用MCrAlY等合金。由于这些材料多以粉末状态进行等离子喷涂，对于燃烧室及火焰稳定器在高温下承受巨大的热冲击，故存在不足，因而需要研制的底层涂层一方面要有保持较高的隔热性能，同时更要进一步提高涂层结合性能。

【发明内容】

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种NiAlW粉末及制备方法，该NiAlW粉末具有较高的隔热性能和涂层结合性能。

本发明为解决上述问题设计了一种NiAlW粉末。它含有以下组分(按重量百分比)：

Al：18～24％；W：2～5％；Cr：1～8％；Ni：63～79％。

所述NiAlW粉末的粒度为：粉末在-0.053+0.045mm所占比例为10～20％，-0.045mm所占比例80～90％，+0.053mm所占比例为零。

本发明还公开了NiAlW粉末的制备方法，其特征在于所述制备流程为：按比例选用Al、W、Cr、Ni为原料，采用高压惰性气体雾化技术获得NiAlW合金粉末，经粉末筛分，制备出NiAlW合金粉末。

本发明的有益效果是：新研制的镍铝钨合金粉末材料与其它高温打底层材料镍铝、MCrAlY等不同，结合强度较高，耐高温，且制备工艺简单，成本低。不仅由于镍铝在喷涂过程中放热反应增强了涂层结合强度，更为重要的在于因钨等合金粉末的加入，明显提高了耐热冲击疲劳性能。这种新的打底层材料拓宽了我国涂层材料种类，为航空、航天等领域的关键部件涂敷解决了技术瓶颈。：NiAlW粉末制备的涂层，

【附图说明】

图1为采用本发明所制备的NiAlW扫描电子显微镜SEM照片。

以下结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

【具体实施方式】

本发明选用Al、W、Cr、Ni等合金为原料，采用高压惰性气体雾化技术获得NiAlW合金粉末，通过严格控制粒度筛分，制备出合格的合金粉末。具体方法如下：

1、选择合金成分

合金成分为：18～24重量％Al，2～5重量％W，1～8重量％Cr，63～79重量％Ni，选用的Al、W、Cr、Ni分别为工业纯Al、纯W、纯Cr、纯Ni。

2、气雾化制粉

将上述合金放入非真空雾化设备，利用中频感应加热，升温至1300～1550℃，保温时间10～60min，采用常规的NiAlW合金精炼除气操作后制取该合金粉末，气雾化工艺参数为：雾化气体为氩气，雾化压力为2～4MPa，导流管直径为4～10mm。

3、粉末筛分

将上述粉末通过气旋振动筛，制取合格粒度的粉末，具体的粉末粒度要求如下：粉末在-0.053+0.045mm所占比例为10～20％，-0.045所占比例80～90％，+0.053所占比例为零。

实施例1

合金成分20％Al，3％W，4％Cr，Ni余量，放入非真空雾化设备，利用中频感应加热，当温度加热至1420℃保温30分钟，待合金液均匀化后，用冰晶石精练除气，利用氩气雾化，雾化工艺参数为：雾化压力为2.3MPa，导流管直径为8mm。

采用气旋振动筛筛分粉末，粒度范围如下：+0.053mm，0％；0.053+0.045mm，16％；-0.045mm，83.4％。

实施例2

合金成分19％Al，4％W，6％Cr，Ni余量，放入非真空雾化设备，利用中频感应加热，当温度加热至1460℃保温25分钟，待合金液均匀化后，用冰晶石精练除气，利用氩气雾化，雾化工艺参数为：雾化压力为2.2MPa，导流管直径为6mm。

采用气旋振动筛筛分粉末，粒度范围如下：+0.053mm，0％；0.053+0.045mm，14％；-0.045mm，85.6％。

实施例3

合金成分22％Al，3.5％W，5％Cr，Ni余量，放入非真空雾化设备，利用中频感应加热，当温度加热至1500℃保温30分钟，待合金液均匀化后，用冰晶石精练除气，利用氩气雾化，雾化工艺参数为：雾化压力为2.8MPa，导流管直径为9mm。

采用气旋振动筛筛分粉末，粒度范围如下：+0.053mm，0％；0.053+0.045mm，15％；-0.045mm，85.2％。

Claims

1.一种NiAlW粉末，其特征在于所述NiAlW材料为合金粉末，含有以下组分(重量)：

Al：18～24％；W：2～5％；Cr：1～8％；Ni：63～79％。

2.根据权利要求1所述的NiAlW粉末，其特征在于所述NiAlW粉末的粒度为：粉末在-0.053+0.045mm所占比例为10～20％，-0.045mm所占比例80～90％，+0.053mm所占比例为零。

3.一种权利要求1所述的NiAlW粉末的制备方法，其特征在于所述制备流程为：按比例选用Al、W、Cr、Ni金属为原料，采用高压惰性气体雾化技术获得NiAlW合金粉末，经粉末筛分，制备出NiAlW合金粉末。

4.根据权利要求3所述的NiAlW粉末的制备方法，其特征在于所述气雾化制粉，是将上述合金放入非真空雾化设备，利用中频感应加热，升温至1300～1550℃，保温时间10～60min；再采用常规的NiAlW合金精炼除气操作，制取该合金粉末；所述气雾化工艺参数为：雾化气体为氩气，雾化压力为2～4MPa，导流管直径为4～10mm。

5.根据权利要求3或4所述的NiAlW粉末的制备方法，其特征在于所述粉末筛分，是将上述气雾化制得的粉末通过气旋振动筛，制取合格粒度的粉末。

6.根据权利要求3所述的NiAlW粉末的制备方法，其特征在于所述Al、W、Cr、Ni分别为工业纯Al、纯W、纯Cr、纯Ni。