【摘要】：隨著航空航天工業(yè)以及新能源工業(yè)的不斷發(fā)展,環(huán)境保護的迫切需求,燃氣輪機的服役溫度越來越高,并且含H類燃料的大量使用,導致燃氣輪機工作環(huán)境中的水蒸氣的含量越來越高。目前,在高溫合金表面制備防護涂層已經(jīng)成為了提升高溫合金抗氧化性能和熱腐蝕性能的十分有效的方法,在航空和國防等技術(shù)領域都起到十分關(guān)鍵的作用。采用熱浸鍍的方法制備Si改性擴散型鋁化物涂層,并在空氣中進行循環(huán)氧化測試,通過裝配有能譜儀(EDX)的掃描電鏡(SEM)進行化學成分和微觀形貌的分析,X射線衍射儀進行物相的定性分析,分析結(jié)果顯示如下:1在1050℃高溫條件下,相較于不含涂層的鎳基高溫合金樣品,熱浸鍍純A1和Al-10Si涂層能夠有效阻止氧化物層的脫落,并且熱浸鍍Al-10Si涂層表現(xiàn)出更好的抗高溫氧化性能。2在850℃的氬氣氣氛中熱處理24小時,涂層與鎳基高溫合金基體中A1、Ni、Hf、W和Ta元素的相互擴散最終使得不穩(wěn)定的鋁化物涂層轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定的鋁化物涂層;一個連續(xù)的以Si和A1為主要元素并且富集Ta和Hf元素的連續(xù)的合金層在Al-10Si涂層表面上形成。3在熱浸鍍的Al-10Si涂層內(nèi)部,在晶界處形成的SiCr3相富集極強偏析性的元素W和Ta,促進鋁原子在晶界處擴散。4涂層中Si元素不僅促進了連續(xù)致密的氧化鋁層的形成,而且能夠形成一個阻擋層,阻礙元素O擴散到涂層內(nèi)部以及強偏析元素Hf、W和Ta擴散到最外層氧化鋁層中去。為了研究水蒸氣的存在對Si改性鋁化物涂層高溫氧化氧化性能的影響,采用熱浸鍍工藝在鎳基高溫合金表面制備Si改性擴散型鋁化物涂層。隨后,在不同的環(huán)境中(高溫干燥空氣環(huán)境和高溫水蒸氣環(huán)境)進行循環(huán)氧化動力學測試,對比結(jié)果分析得出如下的結(jié)論:1水蒸氣的存在,使得Al-Si涂層在氧化過程中產(chǎn)生了明顯的脫落,并且脫落的速率大于氧化物生長的速率,所以水蒸氣條件下氧化動力學曲線低于高溫干燥空氣下。2通過對表面微觀形貌與XRD進行分析,高溫水蒸氣條件下涂層進行循環(huán)氧化,涂層的最外層形成的是一層多孔疏松的氧化鋁層,而在高溫干燥的空氣條件下涂層形成的是一層致密連續(xù)的氧化鋁層。3通過對截面微觀形貌進行分析,水蒸氣的存在不但促進了多孔疏松的氧化物層的形成,而且破壞了氧化物層下部連續(xù)的富Si合金層,加劇涂層的內(nèi)氧化,使得涂層最外層氧化鋁層厚度增加最終導致了涂層的脫落。4表面A1元素的快速消耗,加速了內(nèi)部鋁元素向著涂層的最外層擴散,使得內(nèi)部塊狀富Si合金層的變小和消失,當A1元素向著外層擴散速率大于塊狀區(qū)域解體速率時,塊狀富Si區(qū)域周圍形成孔洞。
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【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.4

【參考文獻】

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本文編號：2455740