一种耐高温富Y离子非晶薄膜

一种耐高温富y离子非晶薄膜
技术领域
1.本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种耐高温富y离子非晶薄膜。


背景技术：

2.高温合金材料在燃烧室、涡轮盘、导向叶片、涡轮叶片等航空发动机热端零部件中运用最为广泛。随着航空航天工业的快速发展，对航空发动机推力和推重比不断提出新的要求，导致了涡轮发动机工作环境温度大幅升高，这就对零件所使用的合金材料的承温能力提出了更加苛刻的要求。因此如何提高高温合金材料的承温能力是研究的重要课题，是保证航空航天发动机不断发展的重要条件。
3.当前全世界范围内研制和生产的高温合金材料的牌号有数百个，按照主要元素的种类可分为铁基高温合金、钴基高温合金和镍基高温合金。这些材料在高温下发生剧烈的氧化反应，在合金表面生成一层连续的、致密的、具有保护性的薄膜(如：al2o3薄膜、cr2o3薄膜等)，这些氧化物薄膜能阻碍氧向高温合金基体内扩散，具有较好的保护作用。但是，随着温度的升高和工作时间的延长，高温合金表面的氧化物会进一步长大，变得疏松，产生裂纹，从而加速了氧元素向高温合金基体的扩散速度和氧化进程，使零件的力学性能大大降低，具有很强的破坏性。所以，研究和掌握高温合金材料的高温氧化规律，对于航空发动机关键部件正确选用高温合金，传统高温合金的改进，新高温合金材料的开发具有非常重要的意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种耐高温富y离子非晶薄膜。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种耐高温富y离子非晶薄膜，所述耐高温富y离子非晶薄膜包括如下步骤：
6.s1，打磨，首先将高温合金样品打磨至1200目，并进行机械抛光，直至抛光到光滑状态；
7.s2，浸泡，将上述中的样品放到丙酮中浸泡，浸泡完成后再用超声波清洗机进行清洗；
8.s3，水洗，随后再将所述样品置于酒精中用超声波清洗，随后再用去离子水清洗，并用烘干机烘干；
9.s4，真空，将样品置于离子轰击样品架上，并抽真空至10
‑3pa，从而保持所述样品表面不被氧气所氧化；
10.s5，轰击，随后通过y离子来轰击样品架上的样品，从而形成金属态的钇和钇的合金化合物，这时通过稀土y元素含量的增加，从而抑制氧化铝、氧化铬和氧化钛在1100℃下的生长速率；
11.s6，校验成果，随后再将样品放入高温炉进行高温循环氧化实验，并在实验过程
中，每隔一小时取出空冷，冷却后再放入高温炉中氧化，不断循环。
12.进一步的，在s1步骤中，所述样品抛光完成后，放至光学显微镜下并放大1000倍观察，如果无划痕则进行下一步，若有划痕则再次进行机械抛光操作。
13.进一步的，在s5步骤中，y离子轰击参数为能量120
‑
200kev，剂量107/cm2。
14.进一步的，在s6步骤中，所述高温炉的温度为1100℃。
15.进一步的，在s5步骤中，y离子的轰击使所述样品的表面产生了大量位错，为高温条件下al离子的扩散运动提供了大量的通道，形成了以cr2o3为主的氧化膜向以al2o3为主氧化膜的转变。
16.进一步的，在s2步骤中，所述样品放到丙酮中浸泡的时间为20
‑
28小时。
17.进一步的，在s6步骤中，所述循环次数为40次。
18.相比于现有技术，本发明改善了界面微观结构和组织成分，形成以阴离子扩散为主导的氧化传质机制，从而抑制氧化物的生长速率，解决了延缓高温合金氧化膜的热生长速率的问题，通过一层30
‑
50nm厚的富y非晶薄膜使高温合金在1100℃下经过40次循环不发生任何内氧化，展现出了优异的抗高温氧化性能，同时富y非晶薄膜下方的合金产生了较大的晶格畸变的结构，有利于铝的扩散，同时阻碍了其它元素的向外扩散和氧的向内扩散，实用性较强，进步性显著。
19.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
20.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明提出一种耐高温富y离子非晶薄膜的微观结构图；
23.图2为本发明提出一种耐高温富y离子非晶薄膜的非晶环图；
24.图3为本发明提出一种耐高温富y离子非晶薄膜的成分表；
25.图4为本发明提出一种耐高温富y离子非晶薄膜的基体位错图；
26.图5为本发明提出一种耐高温富y离子非晶薄膜的界面高分辨图；
27.图6为本发明提出一种耐高温富y离子非晶薄膜的界面位错图。
具体实施方式
28.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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例一，参阅图1
‑
6，该耐高温富y离子非晶薄膜包括如下步骤：
30.s1，打磨，首先将高温合金样品打磨至1200目，并进行机械抛光，直至抛光到光滑状态；
31.s2，浸泡，将上述中的样品放到丙酮中浸泡，浸泡完成后再用超声波清洗机进行清洗；
32.s3，水洗，随后再将所述样品置于酒精中用超声波清洗，随后再用去离子水清洗，并用烘干机烘干；
33.s4，真空，将样品置于离子轰击样品架上，并抽真空至10
‑3pa，从而保持所述样品表面不被氧气所氧化；
34.s5，轰击，随后通过y离子来轰击样品架上的样品，从而形成金属态的钇和钇的合金化合物，这时通过稀土y元素含量的增加，从而抑制氧化铝、氧化铬和氧化钛在1100℃下的生长速率；
35.s6，校验成果，随后再将样品放入高温炉进行高温循环氧化实验，并在实验过程中，每隔一小时取出空冷，冷却后再放入高温炉中氧化，不断循环。
36.优选的，在s1步骤中，所述样品抛光完成后，放至光学显微镜下并放大1000倍观察，如果无划痕则进行下一步，若有划痕则再次进行机械抛光操作。
37.优选的，在s5步骤中，y离子轰击参数为能量120
‑
200kev，剂量107/cm2。
38.优选的，在s6步骤中，所述高温炉的温度为1100℃。
39.优选的，在s5步骤中，y离子的轰击使所述样品的表面产生了大量位错，为高温条件下al离子的扩散运动提供了大量的通道，形成了以cr2o3为主的氧化膜向以al2o3为主氧化膜的转变。
40.优选的，在s2步骤中，所述样品放到丙酮中浸泡的时间为20
‑
28小时。
41.优选的，在s6步骤中，所述循环次数为40次。
42.从上述实施例中可以看出，本发明改善了界面微观结构和组织成分，形成以阴离子扩散为主导的氧化传质机制，从而抑制氧化物的生长速率，解决了延缓高温合金氧化膜的热生长速率的问题，通过一层30
‑
50nm厚的富y非晶薄膜使高温合金在1100℃下经过40次循环不发生任何内氧化，展现出了优异的抗高温氧化性能，同时富y非晶薄膜下方的合金产生了较大的晶格畸变的结构，有利于铝的扩散，同时阻碍了其它元素的向外扩散和氧的向内扩散，实用性较强，进步性显著。
43.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。