【摘要】：針對先進航空發(fā)動機熱端部件工作溫度不斷提高的趨勢,在基體合金表面涂覆熱障涂層已成為必然。目前,應(yīng)用最為廣泛的是NiAl涂層體系,但是該涂層存在易脆等缺陷,使涂層過早剝落失效。本文在原有NiAl涂層的基礎(chǔ)上,利用電鍍和真空擴散的方法制備了Pt改性的Ni-Al-Pt涂層,以期進一步提高涂層的高溫服役性能,延長發(fā)動機關(guān)鍵熱端部件的使用壽命。首先,利用電鍍工藝在NiAl粘結(jié)層表面制備了厚度可控的鉑(Pt)鍍層,通過調(diào)整工藝參數(shù),制備出均鍍性較好,顆粒平均尺寸為0.22μm,厚度約為5μm的鉑鍍層。其次,利用真空熱擴散的方法對涂層進行元素擴散處理,制備出成分均勻且致密的單層(Ni,Pt)Al擴散層。討論了噴丸強化、熱擴散時間和溫度等工藝對擴散層形貌和厚度的影響,利用最小二乘法擬合濃度分布曲線并計算Ni-Al-Pt粘結(jié)層內(nèi)各元素的擴散系數(shù),進而對涂層內(nèi)各元素的擴散行為進行分析。結(jié)果表明,Ni-Al-Pt粘結(jié)層內(nèi)主要發(fā)生Pt原子與Ni、Al原子的互擴散。Pt原子的固溶在抑制Ni向外擴散的同時促進了Al的擴散,對粘結(jié)層的抗氧化起到積極的作用。最后,結(jié)合等離子噴涂技術(shù)制備出Ni-Al-Pt涂層,并與該方法制備得到的NiAl涂層進行比較,從斷裂韌性、相成分、微觀形貌、氧化動力學(xué)和抗高溫氧化性能等方面進行了對比測試分析。結(jié)果表明,Ni-Al-Pt熱障涂層具有較高的斷裂韌性,涂層的抗脆斷能力較強。并且在氧化初期,Ni-Al-Pt熱障涂層快速形成致密Al_2O_3膜,并在后續(xù)氧化階段始終保持著較低的氧化速率,即抗高溫氧化性能更好。
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V23;V263
【圖文】：

圖 1-1 NiAl 二元相圖涂層層即在滲鋁的基礎(chǔ)上，在涂層內(nèi)另加入 Cr、Si、Ti。在眾多的改性元素中，Pt 被認為是改性效果最為明Al 氧化性能的影響首次由 Kubaschewski[7]在 1949 年 改性鎳基合金為命題的研究。國內(nèi)主要研究 Pt 對鋁[8]研究了 1100 ℃時 Pt-Al 涂層在空氣中的高溫氧化金元素的擴散，抑制 γ’-Ni3Al 相的形成，推遲涂層化瘤的生長。張德豐等[9]研究了 Pt 改性的 NiAl 粘成的 Al2O3層的內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)及相應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)會形成連續(xù)致密的 Al2O3保護膜，并產(chǎn)生較高的壓。楊穎飛[10]研究了 Pt 含量對(Ni, Pt)Al 涂層高溫氧

圖 1-2 金屬高溫氧化的等效電池形成氧化物物質(zhì)的量為 J，膜的厚度為 D，如果以通過膜則根據(jù)法拉第定律與歐姆定律可知：JIDF( )e a cSkn n n Ey+= 屬氧化時電池電動勢（可由 Δ G = nFE算出），V；F 為入式 1.2 得：( ) ( )e a c e a cJSkn n n E JEkn n nSDF y DFy+ + =分得：

1-3A-B 二元合金中 B 組元內(nèi)氧化示意內(nèi)容TC/BC 界面處會形成一層熱生長環(huán)的增加，Al 元素消耗過大，在 元素競相參與反應(yīng)，形成疏松的尖誘發(fā)界面斷裂�？梢哉J為，提高熱障初步研究工作中[22]，使用強流脈沖PEB）工藝對 MCrAlY 粘結(jié)層表面、納米顆粒和非晶等多種缺陷結(jié)構(gòu)結(jié)層的抗氧化性能。但在后續(xù)研究[

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本文編號：2765984