CN112144005B - 一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料表面改性和涂层技术领域，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。
背景技术
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光熔覆技术和电镀方法，用激光熔覆技术制备出的叶尖涂层能大幅度提高基体的硬度和耐磨性，但也存在对基体热损伤严重的问题。用电镀法制备的叶尖涂层可有效控制厚度，但涂层与基体结合强度不高，涂层易脱落。由于粘结相与叶尖基体之间材料性质的差异，传统方法制备的叶尖涂层结合强度不高。传统叶尖耐磨涂层结构中，硬质陶瓷颗粒通过粘结合金层结合在叶尖基体上，而粘结合金与叶尖基体材料属性存在一定差异，在制备过程中叶尖基体和粘结合金被加热到较高温度时，界面处发生一定程度的互扩散，容易产生脆性的金属间化合物，降低涂层与叶尖基体的结合强度，导致服役过程中涂层发生脱落。
发明内容
本发明提供了一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层及其制备方法，以解决涂层与叶尖基体高温下互扩散产生脆性金属间化合物降低界面结合强度的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，包括扩散阻挡层、粘结合金层过渡层和硬质陶瓷颗粒，扩散阻挡层冶金结合在叶尖基体的上方，粘结合金层冶金结合在扩散阻挡层的上方，硬质陶瓷颗粒单侧镀有过渡层，硬质陶瓷颗粒中镀有过渡层的一侧与粘结合金层冶金结合。
进一步地，所述扩散阻挡层成分为金属铬、钨、钼、铌和钽中的任意一种或几种组成的固溶体或化合物，扩散阻挡层的厚度为1μm-5μm。
进一步地，以质量百分比计，所述粘结合金层的成分是镍含量大于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。
进一步地，所述过渡层的成分为金属镍、金属钛或氮化钨薄膜，过渡层的厚度为0.1μm-5μm。
进一步地，所述硬质陶瓷颗粒为金刚石颗粒或立方氮化硼颗粒，硬质陶瓷颗粒的平均粒径为50μm-300μm。
一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层的制备方法，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表面制备一层扩散阻挡层；
步骤2、在扩散阻挡层上制备粘结合金层；
步骤3、在硬质陶瓷颗粒单侧制备过渡层；
步骤4、将带有过渡层一侧的硬质陶瓷颗粒均匀撒布在步骤2中粘结合金层表面，加热使粘结合金层重新熔化，在叶尖基体表面形成一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层。
进一步地，所述步骤1中，扩散阻挡层的厚度为1μm-5μm，扩散阻挡层的制备方法为磁控溅射法，工艺参数为：真空度1.5×10-4Pa-5×10-4Pa，溅射功率70W-100W，溅射时间5min-10min，镀液PH值3-5，温度40-65℃，阴极电流密度1.5A/dm2-3.0A/dm2。
进一步地，所述步骤2中，粘结合金层的厚度为硬质陶瓷颗粒平均粒径的0.4-0.8倍，粘结合金层的制备方法为真空等离子喷涂法，喷涂功率为25kW-55kW，喷涂距离为100mm-400mm。
进一步地，所述步骤3中，过镀层的厚度为0.1μm-5μm，过镀层的制备方法为磁控溅射法，工艺参数为：真空度1.5×10-4Pa-5×10-4Pa，溅射功率50W-100W，溅射时间0.5min-1min，镀液PH值3-5，温度选40℃-65℃，阴极电流密度1.0A/dm2-2.5A/dm2。
进一步地，所述步骤4中，加热方式为感应加热，感应电流为20A-65A，加热时间为2s-15s，加热距离为2.5mm-8mm，加热温度为粘结合金熔点的1.05-1.3倍，且加热温度小于叶尖基体的熔点。
更进一步地，加热温度与叶尖基体的温差大于叶尖基体与粘结合金熔点之差的0.5倍。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本申请提供了一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，该涂层包括扩散阻挡层、粘结合金层、过渡层和硬质陶瓷颗粒，扩散阻挡层位于粘结合金层与叶尖基体之间。金刚石颗粒外棱角尖锐暴露于粘结合金层，实现有效切削；硬质陶瓷颗粒单侧包裹过渡层，过渡层可增强硬质陶瓷颗粒与粘结合金层冶金结合的强度；粘结合金层与叶尖基体之间存在一层扩散阻挡层，扩散阻挡层可有效阻挡粘结合金层成分与叶尖基体成分的互扩散，阻止大面积脆性金属间化合物的形成，从而增强粘结合金与叶尖基体界面的结合强度。
本申请提供了一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层的制备方法，首先在叶尖基体表面制备扩散阻挡层，然后在扩散层上制备粘结合金层，最后将带有过渡层的硬质陶瓷颗粒冶金结合至粘结合金层，从而形成了硬质陶瓷颗粒外部棱角尖锐、可与叶尖基体结合良好的叶尖切削涂层。按照此方法得到的叶尖切削涂层硬度为340-410HV0.2，叶尖切削涂层与叶尖基体的结合强度在60-69MPa之间。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层的结构图；
其中：1-叶尖基体，2-扩散阻挡层，3-粘结合金层，4-过渡层，5-硬质陶瓷颗粒。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，包括扩散阻挡层2、粘结合金层3、与粘结合金层冶金相容的过渡层4和硬质陶瓷颗粒5构成，所述硬质陶瓷颗粒5单侧包裹过渡层4，过渡层4可增强硬质陶瓷颗粒5与粘结合金层3冶金结合的强度；所述扩散阻挡层3位于粘结合金层2与叶尖基体2之间；扩散阻挡层2有效阻挡粘结合金层3的成分向叶尖基体1扩散；扩散阻挡层2、粘结合金层3、过渡层4和硬质陶瓷颗粒5形成了不改变叶尖基体1的成分、硬质陶瓷颗粒5外部棱角尖锐，以及硬质陶瓷颗粒5与粘结合金层3结合良好的叶尖切削涂层。本申请中单侧包裹指的是对于单个硬质陶瓷颗粒而言，只有嵌入粘结合金层的那一侧是被过渡层包裹的，便于形成良好的结合，裸露在外的一侧是无过渡层包裹的。
实施例1
一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，包含金刚石陶瓷颗粒、金刚石颗粒内侧镍过渡层、Ni71CrSi粘结合金层和铬扩散阻挡层，Ni71CrSi粘结合金层的熔点为1408K。金刚石颗粒外棱角尖锐暴露，实现有效切削；内侧包裹厚度为0.1μm的镍过渡层，可增强金刚石颗粒与Ni71CrSi合金层的结合强度。Ni71CrSi粘结合金层与叶尖基体之间设计一层铬扩散阻挡层，可有效阻挡粘结合金层成分与叶尖基体成分的互扩散。一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层具体制备方案如下：
基体预处理：选用GH4037材质的合金作为叶尖基体，GH4037材质的合金叶尖熔点为1619K。先用水砂纸对叶尖基体进行打磨，然后放入有机溶剂中进行超声波清洗，吹干放入干燥皿中。
制备铬扩散阻挡层：用磁控溅射的方法在叶尖基体表面制备一层厚度为1μm铬扩散阻挡层。工艺参数为：真空度为5×10-4Pa，溅射功率为70W，溅射时间为10min，镀液PH值为3，温度为40℃，阴极电流密度为1.5A/dm2。
制备Ni71CrSi粘结合金层：采用真空等离子喷涂技术在扩散阻挡层上制备Ni71CrSi粘结合金层，喷涂工艺参数为：功率为20kW，送粉速度15g/min，Ni71CrSi粘结合金层厚度为40μm。
制备镍镀层：首先将平均粒径为50μm的金刚石颗粒撒布在自制模具中，然后在模具上方用磁控溅射的方法在金刚石陶瓷颗粒内侧镀金属镍层，工艺参数为：真空度为5×10-4Pa，溅射功率为50W，溅射时间为0.5min，镀液PH值为3，温度为40℃，阴极电流密度为1.0A/dm2。
制备金刚石颗粒耐磨切削层：将单侧带有镍镀层的金刚石颗粒均匀分散撒布在Ni71CrSi合金层表面，带有镀层的一侧与Ni71CrSi合金层相接触。采用感应线圈加热使Ni71CrSi合金层重新熔化并且与包裹有镍过渡层的金刚石颗粒形成冶金结合。感应加热工艺参数为：加热温度为1508K电流20A，加热时间15s，加热距离2.5mm。
按照此方法得到的叶尖切削涂层室温硬度为350-400HV0.2，叶尖切削涂层与叶尖基体结合强度在60-65MPa之间。
实施例2
一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，包含金刚石陶瓷颗粒、金刚石颗粒内侧钛过渡层、Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层和成分为Nb/Ta金属化合物的扩散阻挡层，Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层的熔点为1038K。金刚石颗粒外棱角尖锐暴露，实现有效切削；内侧包裹厚度为0.5μm的钛过渡层，可增强金刚石颗粒与Ti20Zr25Cu10Ni合金层的结合强度。Ti20Zr25Cu10Ni层与叶尖基体之间设计一层Nb/Ta金属化合物扩散阻挡层，可有效阻挡粘结合金层成分与叶尖基体成分的互扩散。一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层具体制备方案如下：
基体预处理：选用GH4037材质的合金作为叶尖基体，GH4037材质的合金叶尖熔点为1619K，先用水砂纸对叶尖基体进行打磨，然后放入有机溶剂中进行超声波清洗，吹干放入干燥皿中。
制备Nb/Ta金属化合物扩散阻挡层：用磁控溅射的方法在叶尖基体表面制备一层厚度为3μm的Nb/Ta金属化合物扩散阻挡层。工艺参数为：真空度为3×10-4Pa，溅射功率为80W，溅射时间为8min，镀液PH值为4，温度为50℃，阴极电流密度为2A/dm2。
制备Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层：采用真空等离子喷涂技术在扩散阻挡层上制备Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层，喷涂工艺参数为：功率为25kW，送粉速度16g/min，Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层的厚度为60μm。
制备钛镀层：首先将平均粒径为80μm的金刚石颗粒撒布在自制模具中，然后在模具上方用磁控溅射的方法在金刚石陶瓷颗粒内侧镀金属钛层，工艺参数为：真空度为2×10-4Pa，溅射功率为60W，溅射时间为0.6min，镀液PH值为4，温度为45℃，阴极电流密度为1.5A/dm2。
制备金刚石颗粒耐磨切削层：将单侧带有钛镀层的金刚石颗粒均匀分散撒布在Ti20Zr25Cu10Ni合金层表面，带有镀层的一侧与Ti20Zr25Cu10Ni合金层相接触。采用感应线圈加热使Ti20Zr25Cu10Ni合金层重新熔化并且与包裹有钛过渡层的金刚石颗粒形成冶金结合。感应加热工艺参数为：加热温度为1138K，电流30A，加热时间10s，加热距离4mm。
按照此方法得到的叶尖切削涂层室温硬度为360-410HV0.2，叶尖切削涂层与叶尖基体间结合强度在61-66Mpa之间。
实施例3
一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，包含金刚石陶瓷颗粒、金刚石颗粒内侧氮化钨薄膜过渡层、Ni71CrSi粘结合金层和Nb/Mo固溶体扩散阻挡层，Ni71CrSi粘结合金层的熔点为1408K。。金刚石颗粒外棱角尖锐暴露，实现有效切削；内侧包裹厚度为1μm的氮化钨薄膜过渡层，可增强金刚石颗粒与Ni71CrSi合金层的结合强度。Ni71CrSi粘结合金层与叶尖基体之间设计一层Nb/Mo固溶体扩散阻挡层，可有效阻挡粘结合金层成分与叶尖基体成分的互扩散。该涂层具体制备方案如下：
基体预处理：选用GH4037材质的合金叶片作为基体，GH4037材质的合金叶尖熔点为1619K。先用水砂纸对叶尖基体进行打磨，然后放入有机溶剂中进行超声波清洗，吹干放入干燥皿中。
制备Nb/Mo固溶体扩散阻挡层：用磁控溅射的方法在叶尖基体表面制备一层厚度为5μm的Nb/Mo固溶体扩散阻挡层。工艺参数为：真空度为1.5×10-4Pa，溅射功率为100W，溅射时间为5min，镀液PH值为5，温度为65℃，阴极电流密度为3.0A/dm2。
制备Ni71CrSi粘结合金层：采用真空等离子喷涂技术在扩散阻挡层上制备Ni71CrSi粘结合金层，喷涂工艺参数为：功率为30kW，送粉速度15g/minNi71CrSi粘结合金层的厚度为80μm。
制备氮化钨薄膜镀层：首先将平均粒径为120μm的金刚石颗粒撒布在自制模具中，然后在其模具上方用磁控溅射的方法在金刚石陶瓷颗粒内侧镀氮化钨薄膜层，工艺参数为：真空度为4×10-4Pa，溅射功率为70W，溅射时间为0.8min，镀液PH值为5，温度为55℃，阴极电流密度为1.6A/dm2。
制备金刚石颗粒耐磨切削层：将单侧带有氮化钨薄膜镀层的金刚石颗粒均匀分散撒布在Ni71CrSi合金层表面，带有镀层的一侧与Ni71CrSi合金层相接触。采用感应线圈加热使Ni71CrSi合金层重新熔化并且与包裹有氮化钨薄膜过渡层的金刚石颗粒形成冶金结合。感应加热工艺参数为：加热温度为1508K，电流40A，加热时间6s，加热距离5mm。
按照此方法得到的叶尖切削涂层室温硬度为370-410HV0.2，叶尖切削涂层与叶尖基体间结合强度在63-68Mpa之间。
实施例4
一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，包含立方氮化硼陶瓷颗粒、立方氮化硼颗粒内侧钛过渡层、Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层和成分为W/Ta金属化合物的扩散阻挡层，Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层的熔点为1038K。立方氮化硼颗粒外棱角尖锐暴露，实现有效切削；内侧包裹厚度为2μm的钛过渡层，可增强立方氮化硼颗粒与Ti20Zr25Cu10Ni合金层的结合强度。Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层与叶尖基体之间设计一层W/Ta金属化合物扩散阻挡层，可有效阻挡粘结合金层成分与叶尖基体成分的互扩散。该涂层具体制备方案如下：
基体预处理：选用钛合金TC4材质的合金叶片作为基体，TC4材质的合金熔点为1951K，先用水砂纸对叶尖基体进行打磨，然后放入有机溶剂中进行超声波清洗，吹干放入干燥皿中。
制备W/Ta金属化合物扩散阻挡层：用磁控溅射的方法在叶尖基体表面制备一层厚度为1μm为W/Ta金属化合物的扩散阻挡层。工艺参数为：真空度为1.5×10-4Pa，溅射功率为70W，溅射时间为5min，镀液PH值为4，温度为50℃，阴极电流密度为1.5A/dm2。
制备Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层：采用真空等离子喷涂技术在扩散阻挡层上制备Ti20Zr25Cu10Ni合金层，喷涂工艺参数为：功率为30kW，送粉速度18g/min，Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层的厚度为150μm。
制备钛镀层：首先将平均粒径为200μm的立方氮化硼颗粒撒布在自制模具中，然后在其模具上方用磁控溅射的方法在立方氮化硼陶瓷颗粒内侧镀金属钛层，工艺参数为：真空度为4×10-4Pa，溅射功率为80W，溅射时间为0.8min，镀液PH值范围为4，温度为55℃，阴极电流密度为1.8A/dm2。
制备立方氮化硼颗粒耐磨切削层：将单侧带有钛镀层的立方氮化硼颗粒均匀分散撒布在Ti20Zr25Cu10Ni合金层表面，带有镀层的一侧与Ti20Zr25Cu10Ni合金层相接触。采用感应线圈加热使Ti20Zr25Cu10Ni合金层重新熔化并且与包裹有钛过渡层的立方氮化硼颗粒形成冶金结合。感应加热工艺参数为：加热温度为1138K，电流40A，加热时间6s，加热距离5mm。
按照此方法得到的叶尖切削涂层室温硬度为340-390HV0.2，叶尖切削涂层与叶尖基体间结合强度在60-64MPa之间。
实施例5
一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，包含立方氮化硼陶瓷颗粒、立方氮化硼颗粒内侧镍过渡层、Ni71CrSi粘结合金层和Nb/Mo固溶体扩散阻挡层，Ni71CrSi粘结合金层的熔点为1408K。立方氮化硼颗粒外棱角尖锐暴露，实现有效切削；内侧包裹厚度为4μm的镍过渡层，可增强立方氮化硼颗粒与Ni71CrSi合金层的结合强度。Ni71CrSi层与叶尖基体之间设计一层Nb/Mo固溶体扩散阻挡层，可有效阻挡粘结合金层成分与叶尖基体成分的互扩散。该涂层具体制备方案如下：
基体预处理：选用钛合金TC4材质的合金作为叶尖基体，TC4材质的合金熔点为1951K，先用水砂纸对叶尖基体进行打磨，然后放入有机溶剂中进行超声波清洗，吹干放入干燥皿中。
制备Nb/Mo固溶体扩散阻挡层：用磁控溅射的方法在叶尖基体表面制备一层厚度为3μm的Nb/Mo固溶体扩散阻挡层。工艺参数为：真空度为4×10-4Pa，溅射功率为70W，溅射时间为8min，镀液PH值为3，温度为50℃，阴极电流密度为1.5A/dm2。
制备Ni71CrSi粘结合金层：采用真空等离子喷涂技术在扩散阻挡层上制备Ni71CrSi合金层，喷涂工艺参数为：功率为27kW，送粉速度15g/min，Ni71CrSi粘结合金层的厚度为100μm。
制备镍镀层：首先将平均粒径为200μm的立方氮化硼颗粒撒布在自制模具中，然后在其模具上方用磁控溅射的方法在立方氮化硼陶瓷颗粒内侧镀金属镍层，工艺参数为：真空度为4×10-4Pa，溅射功率为90W，溅射时间为0.8min，镀液PH值范围为3，温度为60℃，阴极电流密度为2.0A/dm2。
制备立方氮化硼颗粒耐磨切削层：将单侧带有镍镀层的立方氮化硼颗粒均匀分散撒布在Ni71CrSi合金层表面，带有镀层的一侧与Ni71CrSi合金层相接触。采用感应线圈加热使Ni71CrSi合金层重新熔化并且与包裹有镍过渡层的立方氮化硼颗粒形成冶金结合。感应加热工艺参数为：加热温度为1508K，电流50A，加热时间4s，加热距离8mm。
按照此方法得到的叶尖切削涂层室温硬度为360-410HV0.2，叶尖切削涂层与叶尖基体间结合强度在64-69MPa之间。
实施例6
一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层，包含立方氮化硼陶瓷颗粒、立方氮化硼颗粒内侧钛过渡层、Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层和成分为Nb/Ta金属化合物的扩散阻挡层，Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层的熔点为1038K。立方氮化硼颗粒外棱角尖锐暴露，实现有效切削；内侧包裹厚度为5μm的钛过渡层，可增强立方氮化硼颗粒与Ti20Zr25Cu10Ni合金层的结合强度。Ti20Zr25Cu10Ni层与叶尖基体之间设计一层Nb/Ta金属化合物扩散阻挡层，可有效阻挡粘结合金层成分与叶尖基体成分的互扩散。该涂层具体制备方案如下：
基体预处理：选用钛合金TC4材质的合金作为叶尖基体，TC4材质的合金熔点为1951K，先用水砂纸对叶尖基体进行打磨，然后放入有机溶剂中进行超声波清洗，吹干放入干燥皿中。
制备Nb/Ta金属化合物扩散阻挡层：用磁控溅射的方法在叶尖基体表面制备一层厚度为5μm的Nb/Ta金属化合物扩散阻挡层。工艺参数为：真空度为1.5×10-4Pa，溅射功率为100W，溅射时间为10min，镀液PH值为4，温度为65℃，阴极电流密度为3.0A/dm2。
制备Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层：采用真空等离子喷涂技术在扩散阻挡层上制备Ti20Zr25Cu10Ni合金层，喷涂工艺参数为：功率为53kW，送粉速度20g/min，Ti20Zr25Cu10Ni粘结合金层的厚度为280μm。
制备钛镀层：首先将平均粒径为350μm的立方氮化硼颗粒撒布在自制模具中，然后在其上方用磁控溅射的方法在立方氮化硼陶瓷颗粒内侧镀金属钛层，工艺参数为：真空度为1.5×10-4Pa，溅射功率为100W，溅射时间为1min，镀液PH值范围为4，温度为65℃，阴极电流密度为2.5A/dm2。
制备立方氮化硼颗粒耐磨切削层：将单侧带有钛镀层的立方氮化硼颗粒均匀分散撒布在Ti20Zr25Cu10Ni合金层表面，带有镀层的一侧与Ti20Zr25Cu10Ni合金层相接触。采用感应线圈加热使Ti20Zr25Cu10Ni合金层重新熔化并且与包裹有钛过渡层的立方氮化硼颗粒形成冶金结合。感应加热工艺参数为：加热温度为1138K，电流65A，加热时间2s，加热距离6mm。
按照此方法得到的叶尖切削涂层室温硬度为350-400HV0.2，叶尖切削涂层与叶尖基体间结合强度在62-67MPa之间。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (4)

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（4），硬质陶瓷颗粒（5）中镀有过渡层（4）的一侧与粘结合金层（3）冶金结合;
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，其厚度为1μm -5μm；
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；
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；
该带有界面阻挡层的叶尖切削涂层由以下方法制备：
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）；其中，扩散阻挡层（2）的厚度为1μm-5μm；
步骤2、在扩散阻挡层（2）上制备粘结合金层（3）；其中，粘结合金层（3）的厚度为硬质陶瓷颗粒（5）平均粒径的0.4-0.8倍；
步骤3、在硬质陶瓷颗粒（5）单侧制备过渡层（4）；
步骤4、将带有过渡层一侧的硬质陶瓷颗粒（5 ）均匀撒布在步骤2中粘结合金层（3）表面，加热使粘结合金层（3）重新熔化，在叶尖基体（1）表面形成一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层；其中，加热方式为感应加热，感应电流为20-65A，加热时间为2 s -15s，加热距离为2.5 mm -8mm，加热温度为粘结合金熔点的1.05-1.3倍，且加热温度小于叶尖基体的熔点。
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。
3.权利要求1-2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）；
其中，扩散阻挡层（2）的厚度为1μm-5μm，扩散阻挡层（2）的制备方法为磁控溅射法，工艺参数为：真空度1.5×10-4 Pa -5×10-4Pa，溅射功率70W-100W，溅射时间5min -10min，镀液pH值3-5，温度40-65℃，阴极电流密度1.5 A/dm2-3.0A/dm2；
步骤2、在扩散阻挡层（2）上制备粘结合金层（3）；
其中，粘结合金层（3）的厚度为硬质陶瓷颗粒（5）平均粒径的0.4-0.8倍，粘结合金层（3）的制备方法为真空等离子喷涂法，喷涂功率为25 kW -55kW，喷涂距离为100 mm -400mm；
步骤3、在硬质陶瓷颗粒（5）单侧制备过渡层（4）；
步骤4、将带有过渡层一侧的硬质陶瓷颗粒（5 ）均匀撒布在步骤2中粘结合金层（3）表面，加热使粘结合金层（3）重新熔化，在叶尖基体（1）表面形成一种带有界面阻挡层的叶尖切削涂层。
4.根据权利要求3所述的带有界面阻挡层的叶尖切削涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，过镀层（4）的厚度为0.1μm-5μm，过镀层（4）的制备方法为磁控溅射法，工艺参数为：真空度1.5×10-4 Pa -5×10-4Pa，溅射功率50W -100W，溅射时间0.5min-1min，镀液pH值3-5，温度选40℃-65℃，阴极电流密度1.0 A/dm2-2.5A/dm2。
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