镍基热喷涂粉末和涂层及其制备方法_3

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任何形状例如球形、楠球形、 线形、杆形、片形、薄片形或不规则的形状的粒料形式。在一个实施方案中,它可具有枝晶形 式。例如,至少部分非晶态的复合组合物可具有分散于非晶态相基体中的枝晶形状的晶态 相;该分散体可为均匀或非均匀的,并且该非晶态相和晶态相可具有相同或不同的化学组 成。在一个实施方案中,它们基本上具有相同的化学组成。
[0059] 本文中描述的方法可应用于任何类型的非晶态合金。类似地,本文中描述的非晶 态合金作为组合物或制品的组分可为任何形状。非晶态合金可包含元素Zr、Hf、TiXu、Ni、 Pt、Pd、化、Mg、Au、La、Ag、A1、Mo、佩或其组合。即,该合金可包括该些元素W其化学式或 化学组成的任何组合。元素可在不同的重量或体积百分比下存在。例如,铁"基"合金可意 指具有不显著的重量百分比的铁存在于其中的合金,该重量百分比可为例如至少约10重 量%、例如至少约20重量%、例如至少约40重量%、例如至少约50重量%、例如至少约60 重量%。作为替代,在一个实施方案中,取代重量百分比,上述的百分比可为体积百分比。因 此,非晶态合金可为错基、铁基、销基、钮基、金基、银基、铜基、铁基、镶基、侣基、钢基等。在 一些实施方案中,该合金或包含合金的复合物可基本不含镶、侣或被或其组合。在一个实施 方案中,该合金或复合物完全不含镶、侣或被或其组合。
[0060] 例如,非晶态合金可具有式狂r,Ti)a(Ni,Cu,Fe)b炬e,A1,Si,B)。,其中a、b和C 中每个均表示重量或原子百分比。在一个实施方案中,W原子百分比计,a为30-75,b为 5-60,并且C为0-50。作为替代,非晶态合金可具有式狂r,Ti)。(化,化)b炬e)。,其中a、b和 C中每个均表示重量或原子百分比。在一个实施方案中,W原子百分比计,a为40-75,b为 5-50,并且C为5-50。该合金还可W具有式狂r,Ti),(Ni,化)b炬e)。,其中a、b和C中每个 均表不重量或原子百分比。在一个实施方案中,W原子百分比计,a为45-65,b为7. 5-35, 并且C为10-37. 5。作为替代,该合金可具有式伍)。(佩,Ti)b(Ni,Cu)t(Al)d,其中a、b、c和 d中每个均表示重量或原子百分比。在一个实施方案中,W原子百分比计,a为45-65,b为 0-10,C为20-40并且d为7. 5-15。前述合金系统的一个示例性实施方案为由Liqui血etal Technologies,CA,USA制造的W商品名Vitreloy如Vitreloy-1 和Vitreloy-101 下的 Zr-Ti-Ni-化-Be基非晶态合金。在表1中提供了不同系统的非晶态合金的一些实例。
[0061] 非晶态合金还可为铁基合金,例如(Fe、Ni、Co)基合金。该样的组合物的实 例公开于美国专利Nos. 6, 325, 868 ;5, 288, 344 ;5, 368, 659 成 618, 359 和 5, 735, 975 ; Inoue等,Appl.Phys.Lett. ,Volume71,p464 (1997),Shen等,Mater.Trans. ,JIM,Volume 42,p2136 (2001)和日本专利申请No. 200126277 (公开No. 2001303218A)。一个示例性组合 物为化ysAlsGasPiiCeBA。另一个实例是FenAlyZrioMosWaBis。US2010/0084052 公开了可用于本 文涂层中的另一种铁基合金系统,其中非晶态金属包含例如铺(1-3原子%)、锭化1-10原 子%)、和娃(0.3-3. 1原子%),组成范围在括号内给出;并且包含W下元素:铭(15-20原 子% )、钢(2-15原子% )、鹤(1-3原子% )、棚巧-16原子% )、碳(3-16原子% ),并且余 量为铁,组成范围在括号内给出。
[0062] 表1.示例性的非晶态合金组合物
[0063]


[0064] 前述的非晶态合金系统还可包含额外的元素,例如额外的过渡金属元素,包括Nb、 &、V、Co。额外的元素可小于或等于约30重量%、如小于或等于约20重量%、如小于 或等于约10重量%、如小于或等于约5重量%存在。
[0065] 在一些实施方案中,具有非晶态合金的组合物可包含少量的杂质。可特意添加杂 质元素W改变组合物的性质,例如改善机械性质(例如硬度、强度、断裂机制等)和/或改 善耐腐蚀性。作为替代,杂质可不可避免的偶存杂质如作为加工和制造副产物获得的 那些而存在。杂质可小于或等于约10重量%、如约5重量%、如约2重量%、如约1重量%、 如约0. 5重量%、如约0. 1重量%。在一些实施方案中,取代重量百分比,该些百分比可为体 积百分比。在一个实施方案中,该组合物基本上由非晶态合金组成(仅具有少量的偶存杂 质)。在另一个实施方案中,该组合物由非晶态合金组成(具有不可观察到的痕量杂质)。
[0066] 非晶态合金系统可展现几个所需的性质。例如,它们可具有高硬度和/或硬度; 铁基非晶态合金可具有特别高的屈服强度和硬度。在一个实施方案中,非晶态合金可具有 约2(K)ksi或更高、例如约25化si或更高、例如约4(K)ksi或更高、例如约5(K)ksi或更高、 例如约6(K)ksi或更高的屈服强度。关于硬度,在一个实施方案中,非晶态合金可具有高于 约400维氏-lOOmg、如高于约450维氏-lOOmg、如高于约600维氏-lOOmg、如高于约800 维氏-lOOmg、如高于约1000维氏-lOOmg、如高于约1100维氏-lOOmg、如高于约1200维 氏-lOOmg的硬度值。非晶态合金还可具有非常高的弹性应变限制,如至少约1. 2%、如至少 约1. 5%、如至少约1. 6%、如至少约1. 8%、如至少约2. 0%。非晶态合金还可展现高的强 度重量比,特别是在例如Ti基和化基合金的情况下。它们还可具有对腐蚀的高抵抗性和 高的环境持久性,特别是例如Zr基和Ti基合金。
[0067] 化学组成
[0068] 取决于设及的工艺和所需的应用,可改变合金化的含粉末组合物的化学组成。例 如,在一个实施方案中,该组合物可具有=种相,一种为固溶体相,并且剩余两种相为其它 的组分相,例如第一组分相和第二组分相。第二组分相在化学组成方面可与第一组分相相 同或不同。在一个实施方案中,第二组分相包含至少一种过渡金属元素和至少一种非金属 元素,任何一个元素可与第一组分相中的那些相同或不同。所述元素还可WW任何所需量 存在。例如,在一个实施方案中,过渡金属元素可为小于或等于约20重量%、如小于或等于 约15重量%、如小于或等于约10重量%、如小于或等于约5重量%的总合金组成。
[0069] 在另一个实施方案中,合金化的粉末还可具有=种相,但是不同于上述描述的= 种相。该粉末可具有约0. 01-约20重量%、如约0. 05-约15重量%、如约0. 1-约10重 量%的一种或多种过渡金属(即M);约1-约20重量%、如约2-约15重量%、如约5-约 10重量%的至少一种非金属元素(即脚;并且Ni和化为余量,其中Ni和化的重量比为 约0. 1-约2. 5、如约0. 5-约1. 9、如约0. 6-约1. 5。由于化学组成还可包含一些少量的杂 质,由此包含合金化的含粉末组合物的组合物可基本上由合金化的含粉末组合物组成。杂 质量可为例如小于10重量%、如小于5重量%、如小于2重量%、如小于1重量%、如小于 0. 5重量%、如小于0. 2重量%、如小于0. 1重量%。在一个实施方案中,化学组合物可W由 合金化的含粉末组合物组成。
[0070]当使用合金化的含粉末组合物来制造产品如涂层时,可任选添加额外的材料。例 如,在其中使用合金化粉末在基材上制造涂层的一个实施方案中,可少量如小于15重 量%、如小于10重量%、如小于5重量%添加一些任选的元素。该些元素可包括例如钻、铺、 错、粗、魄、鹤、锭、铁、饥、給或其组合。该些元素可单独或组合地形成化合物如碳化物W进 一步改进耐磨性和耐腐蚀性。
[0071] 可添加一些其它的任选元素来改变所制造的涂层的其它性质。例如,可添加元素 如磯、错、神或其组合来降低组合物的烙点。可少量如小于10重量%、如小于5重量%、 如小于2重量%、如小于1重量%、如小于0. 5重量%添加该些元素。
[0072] 在一个实施方案中,合金配制剂可由W下式表示;(Ni共ry)gMbN。,其中N选自一种 或多种非金属元素,包括B、Si、C、P;M选自一种或多种过渡金属元素;并且X、y、a、b、C均 为重量百分比,其中:
[0073] 0a为约 85-约 95,
[0074] 0b为约 0.1-约 10,
[00巧]。C为约5-约10,并且
[0076] 0X和y的比值为约0. 5-约1. 9。
[0077] 在一个替代性的实施方案中,M为化,并且N包含至少两种非金属元素。
[0078] 在一个替代性的实施方案中,M为化,并且N包含至少=种非金属元素。
[0079] 在一个替代性的实施方案中,M为化,并且N为B、Si和C。
[0080] 在一个替代性的实施方案中,M为Ti,并且N包含至少两种非金属元素。
[0081] 在一个替代性的实施方案中,M为Ti,并且N包含至少S种非金属元素。
[008引在一个替代性的实施方案中,M为Ti,并且N为B、Si和C。
[0083] 在一个替代性的实施方案中,M为Zr,并且N包含至少两种非金属元素。
[0084] 在一个替代性的实施方案中,M为Zr,并且N包含至少=种非金属元素。
[00财在一个替代性的实施方案中,M为Zr,并且N为B、Si和C。
[0086] 在一个替代性的实施方案中,将涂层混合物预合金化并且将其加工成粉末形式的 混合物。
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