【摘要】：隨著先進(jìn)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)“高推重力”和“大推重比”發(fā)展趨勢的日益明顯,航空發(fā)動機(jī)熱端部件的服役溫度持續(xù)升高,這勢必對航空發(fā)動機(jī)熱端部件表面擔(dān)負(fù)抗氧化腐蝕功能的熱障涂層金屬粘結(jié)層的服役性能提出了更高的要求。鋁稀土涂層,是一能夠生成在極高溫度下仍具有良好穩(wěn)定性保護(hù)性氧化鋁膜的熱障涂層金屬粘結(jié)層。然而,關(guān)于其熱腐蝕行為及其機(jī)理的研究相對較為薄弱。本文在對鋁稀土涂層制備工藝及其組織特性研究的基礎(chǔ)上,較為系統(tǒng)地研究了其在1050℃下三種不同腐蝕介質(zhì)(75%Na_2SO_4+25%K2SO_4、75%Na_2SO_4+25%Na Cl、40%Na_2SO_4+60%V_2O_5)中的超高溫?zé)岣g行為及其機(jī)理,從而為研制新型抗超高溫氧化腐蝕金屬粘結(jié)層提供理論基礎(chǔ);同時,嘗試了采用激光熔注技術(shù)將納米SiC顆粒引入到鋁稀土涂層中對其進(jìn)行改性,進(jìn)而為研制新型抗超高溫氧化腐蝕金屬粘結(jié)層提供技術(shù)支持。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)開展了鎳基高溫合金基體表面鋁稀土涂層制備及其組織特性的研究。研究中,以納米CeO2作為滲劑中的稀土組分,采用固體粉末包埋法在鎳基高溫合金GH4033表面制備鋁稀土涂層,通過正交實驗優(yōu)化得出最佳的滲劑配方以及滲鋁工藝參數(shù),并對所制備的鋁稀土涂層組織進(jìn)行分析。研究表明:在本文實驗條件下,鋁稀土共滲較優(yōu)的滲劑為3wt.%NH4Cl、9wt.%CeO2、45wt.%Al和余量的氧化鋁,鋁稀土共滲較優(yōu)的工藝參數(shù)為在850℃下保溫10 h后繼續(xù)在1000℃下保溫2 h;采用前述滲劑及滲制工藝所制備的鋁稀土涂層均勻、致密且厚度達(dá)到約250μm,其主要由Ni-Al相和Ni2Al3相組成。(2)研究了鋁稀土涂層在1050℃下75%Na_2SO_4+25%K2SO_4中熱腐蝕行為。研究表明:鋁稀土涂層在1050℃下混合硫酸鹽中遭遇了嚴(yán)重的熱腐蝕,主要表現(xiàn)為其進(jìn)入穩(wěn)態(tài)氧化所需時間極長(約30小時)而維持穩(wěn)態(tài)氧化的時間又較短(30至60小時)。分析認(rèn)為,由于熔鹽在1050℃下具有更強(qiáng)的熔解作用,可以迅速熔解鋁稀土涂層表面形成的保護(hù)性氧化鋁膜,進(jìn)而加快了涂層的失效速度;隨著涂層內(nèi)保護(hù)性鋁元素的不斷消耗,當(dāng)涂層內(nèi)鋁元素含量低于保護(hù)性氧化鋁膜形成所需抗氧化元素閾值時,鋁稀土涂層防護(hù)作用減弱,涂層逐漸失效。(3)研究了鋁稀土涂層在1050℃下75%Na_2SO_4+25%Na Cl中熱腐蝕行為。研究表明:鋁稀土涂層在1050℃含氯硫酸鹽中熱腐蝕初期難以形成保護(hù)性氧化鋁膜,涂層僅在大于10小時至30小時期間處于穩(wěn)態(tài)氧化階段,而隨后的50小時內(nèi)其始終處于快速增重狀態(tài)。當(dāng)熱腐蝕進(jìn)行到50小時,涂層已幾乎不存在連續(xù)氧化膜且發(fā)生了較為嚴(yán)重的內(nèi)氧化腐蝕,此時涂層已趨于完全失效。含氯硫酸鹽中的Na Cl,不僅造成鋁稀土涂層在熱腐蝕初期難以形成保護(hù)性氧化鋁膜,而且還會誘發(fā)鋁稀土涂層在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)氧化期不久后保護(hù)性氧化鋁膜的整體剝落,超高溫的實驗溫度進(jìn)一步加劇了含氯硫酸鹽中的氯對鋁稀土涂層表面氧化膜的破壞作用。(4)研究了鋁稀土涂層在1050℃下40%Na_2SO_4+60%V_2O_5中熱腐蝕行為。研究表明:鋁稀土涂層在1050℃含釩硫酸鹽中熱腐蝕100小時過程中,僅在10小時表面含有一層較薄的保護(hù)性氧化鋁膜,而隨后第20小時保護(hù)性氧化鋁膜被熔解消失。當(dāng)熱腐蝕進(jìn)行到50小時,大部分涂層發(fā)生了較為嚴(yán)重的內(nèi)氧化內(nèi)硫化腐蝕,涂層趨于失效。含釩硫酸鹽中的V_2O_5,不但作為反應(yīng)物參與涂層的破壞過程,還充當(dāng)催化劑加速硫酸鹽等腐蝕介質(zhì)對涂層的腐蝕,同時超高溫的實驗環(huán)境加劇了其對鋁稀土涂層的破壞作用。(5)探索了激光熔注納米SiC顆粒改性鋁稀土涂層的工藝及其改性后的組織特性。研究表明:以醇水混合溶液作為分散介質(zhì)、以0.25%聚乙二醇加0.25%四甲基氫氧化銨作為分散劑、以聚乙烯醇作為粘結(jié)劑制備出的納米碳化硅漿料具有更好的分散穩(wěn)定性,更適于激光熔注預(yù)置納米碳化硅使用;以激光功率180W、掃描速度35mm/s、離焦量20mm工藝參數(shù),可制備出質(zhì)量較優(yōu)的激光熔注納米SiC顆粒改性鋁稀土涂層。經(jīng)過激光熔注改性后,涂層組織明顯細(xì)化,上部組織呈現(xiàn)雪花狀并且夾雜不規(guī)則形狀晶體,中部為均勻一致的雪花狀晶體,下部組織逐漸由雪花狀到樹枝狀再到圓塊狀。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李紅英;李德望;祝志祥;陳保安;陳新;楊長龍;張宏宇;康巍;;鉿元素對鑄造鋁合金晶粒細(xì)化的機(jī)制（英文）[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2016年12期

2 王宏宇;崔萬里;袁曉明;趙前;汪涵;;鋁硅涂層在1050℃下混合硫酸鹽中的熱腐蝕行為[J];材料熱處理學(xué)報;2016年11期

3 張林偉;王魯;王全勝;陸磊;寧先進(jìn);;冷噴涂CoNiCrAlY涂層在Na_2SO_4熔鹽中的熱腐蝕行為[J];材料工程;2016年11期

4 彭徽;郭洪波;宮聲凱;徐惠彬;;等離子體輔助電子束物理氣相沉積制備熱防護(hù)涂層[J];航空制造技術(shù);2016年21期

5 賴三聘;王梁;胡勇;孫卓;姚建華;;穩(wěn)態(tài)磁場輔助對激光熔注球形WC涂層的組織與性能研究[J];應(yīng)用激光;2016年05期

6 劉磊;楊甫;吳勇;;硅改性鋁化物涂層的CVD制備工藝[J];金屬熱處理;2016年07期

7 楊麗;譚明;周文峰;周益春;;航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片熱障涂層沖蝕試驗裝置的研制[J];裝備環(huán)境工程;2016年03期

8 謝玉江;王德;王明生;葉威;;微弧火花沉積3種不同MCrAlY涂層的組織與性能評價（英文）[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2016年06期

9 牛宗偉;孫鵬;邵珠恒;房友飛;;超聲噴丸稀土預(yù)制膜對鋁合金微弧氧化耐蝕性的影響[J];電鍍與精飾;2015年12期

10 張海軍;孫儉峰;;Y_2O_3或CeO_2對低溫滲鋁涂層的氧化性能影響（英文）[J];稀有金屬材料與工程;2015年11期

相關(guān)會議論文 前1條

1 王召廣;陳國智;黃開明;徐斌;嚴(yán)明超;;整機(jī)試車監(jiān)測燃?xì)鉁u輪進(jìn)口溫度方法研究[A];2014航空試驗測試技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 韓玉君;熱噴涂熱障涂層的界面化合物組成控制及其高溫失效機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 張?zhí)煊?激光熔覆球磨NiCrAlY涂層微結(jié)構(gòu)特征及抗高溫氧化與耐蝕性能的研究[D];南昌航空大學(xué);2014年

2 商建峰;Ti-6Al-4V合金表面激光熔覆WC-12Co/NiCrAlY復(fù)合涂層組織性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

，

本文編號：2459890