鎳基高溫合金兩大核心技術的發(fā)展

鎳基高溫合金廣泛用于航空發(fā)動機耐熱部件、各種工業(yè)燃氣輪機熱端部件以及核電耐熱部件等，在高溫合金領域占有十分重要的地位。根據(jù)核心專利數(shù)據(jù)分析，鎳基高溫合金有兩大核心技術的發(fā)展正在受到關注。

一，熱障涂層技術

熱障涂層技術是美國NASA中心提出的，將耐高溫、高隔熱的陶瓷材料涂覆在合金基體表面，作用是降低合金表面溫度，可以讓合金在更高溫度下工作。英國羅羅公司為了提升發(fā)動機的耐高溫能力，從20世紀90年代開始研發(fā)出了熱障涂層技術。所研發(fā)的熱障涂層一般在100~500微米厚，可以降低合金表面溫度100℃~300℃甚至更多。第4代鎳基高溫合金本身大約可以耐高溫1180℃，在熱障涂層存在下可以使渦輪發(fā)動機在1300℃以上環(huán)境中工作，從而大大提高發(fā)動機的效率和性能。值得指出的是，相臨兩個代級間的高溫合金一般只能提高耐溫性能30℃~60℃，而熱障涂層技術和氣冷技術結(jié)合可以直接讓高溫合金的工作環(huán)境提高幾百攝氏度，讓高溫合金產(chǎn)品在更加苛刻的環(huán)境下工作，所以成為近年來最重要的研發(fā)方向之一。熱障涂層由里向外一般由基體、粘合涂層、擴散層以及陶瓷涂層組成基體由Ni-Co基超級合金組成，粘結(jié)涂層通常由NiCrAlY合金或者NiCoCrAlY合金組成，擴散層是制備和工作過程中生長的Al氧化層，陶瓷層是耐高溫涂層，4層配合工作，從而提高發(fā)動機性能。西門子公司的熱障涂層制備專利技術在此類專利中具有代表性，且與近年來發(fā)展的增加稀土功能元素的研發(fā)主流方向具有一致性，依次采用低氧熱處理、熱擴散稀土元素、惰性氣氛熱處理、還原氣氛增加相比等步驟處理合金粉末，最后等離子噴涂到合金基體表面形成熱障涂層。

二，激光熔覆技術