γ-TiAl金屬間化合物具有密度小、比強(qiáng)度和比模量高等特點(diǎn),優(yōu)異的力學(xué)性能使其成為理想的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料,應(yīng)用前景廣泛,但是γ-TiAl存在的抗高溫氧化性能與耐熱腐蝕性能不足等缺陷限制了其應(yīng)用�；谏鲜鰡�(wèn)題,本課題采用多弧離子鍍技術(shù)在γ-TiAl表面制備N(xiāo)iCr/YSZ涂層,以提高其高溫性能并深入探究其高溫氧化和熱腐蝕機(jī)理。對(duì)NiCr/YSZ\涂層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元優(yōu)化設(shè)計(jì),找到了涂層厚度最優(yōu)組合為NiCr層5μm,YSZ層10μm。通過(guò)改變各工藝參數(shù)進(jìn)行正交試驗(yàn)探索,得到的多弧離子鍍膜工藝最佳參數(shù)為:偏壓-200V,弧電流80A,工作氣壓0.7Pa,腔室溫度400℃。最佳工藝參數(shù)下制備的NiCr/YSZ涂層表面平坦致密,存在少量金屬顆粒,厚度約15μm,與γ-TiAl基體結(jié)合良好。鍍NiCr/YSZ涂層的顯微硬度平均值為853.4HV_0.1,約為γ-TiAl的2.77倍。熱震試驗(yàn)表明,熱震60次時(shí),由于熱震時(shí)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力,導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展很快使YSZ涂層邊緣開(kāi)始脫落,涂層抗熱震性能較好,涂層結(jié)合強(qiáng)度較高。通過(guò)恒溫氧化試驗(yàn)對(duì)比探究γ-TiAl基體、NiCr/YSZ涂... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

熱障涂層結(jié)構(gòu)和原理

圖 1.2 ZrO2-Y2O3二元相圖可以協(xié)調(diào)陶瓷涂層與基體合金之間巨大的物理性質(zhì)差異，并且具有良好此作為過(guò)渡層可以有效地緩解陶瓷層與基體之間熱應(yīng)力，從而避免在高內(nèi)應(yīng)力過(guò)大而過(guò)早地失效[42]。金屬粘結(jié)層材料通常采用 MCrAlX(M=)涂層，該類型涂層同時(shí)具有優(yōu)良的高溫抗氧化性能及抗熱腐蝕性能，因航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的高溫防護(hù)。當(dāng)涂覆有熱障涂層的試樣暴露于較高溫度陶瓷層達(dá)到陶瓷層/粘結(jié)層界面處從而在該處形成 Al2O3、Cr2O3層，由密且穩(wěn)定，所以這層保護(hù)膜可以阻擋氧原子的進(jìn)一步侵入從而達(dá)到保護(hù)有較好的抗熱腐蝕性，Ni 具有較好的抗氧化性能，因此綜合 Ni、Co 兩oCrAlY 具有優(yōu)良的抗熱腐蝕及抗高溫氧化性能，成為近年來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)層。Cr 可以降低形成氧化鋁所需要的 Al 量，Y 不僅可以提高 TGO 合力，還能延遲粘結(jié)層的氧化[44]。層的失效機(jī)理很多，主要有：與基體熱膨脹系數(shù)差距大，在高低溫?zé)嵫h(huán)過(guò)程中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；作溫度到室溫的溫度區(qū)間內(nèi)發(fā)生相變引起體積收縮與膨脹；

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文但從航空工業(yè)上的要求來(lái)看，等離子噴涂和電子束物理氣相沉積因其經(jīng)濟(jì)性和高廣泛的應(yīng)用。等離子噴涂工藝1.3 為等離子噴涂工藝示意圖，它的工作原理為：工作氣體在電極室內(nèi)被電弧加熱成等離子體，處于高溫高壓狀態(tài)的等離子體經(jīng)過(guò)噴嘴時(shí)體積擴(kuò)張，形成高速等離處加入的絲材或粉末被迅速加熱、熔化，通過(guò)焰流高速撞擊工件表面，由于金屬使撞擊到表面的熔滴快速凝固形成沉積層[46]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]等離子噴涂技術(shù)制備陶瓷涂層新進(jìn)展[J]. 宋長(zhǎng)虹,張亞然,李世明,任鑫明,鮑君峰,馬北越.  熱噴涂技術(shù). 2017(04)
[2]NiCr涂層結(jié)構(gòu)對(duì)Nb-1Zr合金抗氧化性能的影響[J]. 王彥峰,杜繼紅,李爭(zhēng)顯,王浩楠,張長(zhǎng)偉.  稀有金屬材料與工程. 2017(07)
[3]電弧離子鍍技術(shù)在航空工業(yè)上的應(yīng)用[J]. 匡君君,姜春玉,劉宏斌.  電鍍與精飾. 2016(08)
[4]等離子噴涂技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 朱昱,魏金棟,周燕琴,張宇,李小武,倪紅軍.  現(xiàn)代化工. 2016(06)
[5]Y2O3-ZrO2熱障涂層的熱腐蝕行為[J]. 周長(zhǎng)海,王淑花,王建永.  黑龍江科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[6]冷噴涂制備γ-TiAl表面Ti（Al,Si）3擴(kuò)散涂層的高溫氧化行為（英文）[J]. 王吉強(qiáng),孔令艷,李鐵藩,熊天英.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(04)
[7]γ-TiAl表面NiCrAlY/Al復(fù)合涂層的高溫氧化行為[J]. 徐一,繆強(qiáng),梁文萍,王玲,于修水,蔣穹,任蓓蕾.  稀有金屬材料與工程. 2014(06)
[8]MCrAlY材料成分改性研究進(jìn)展[J]. 王皓,王全勝.  表面技術(shù). 2014(03)
[9]多弧離子鍍Cr涂層對(duì)γ-TiAl合金高溫氧化性能的影響[J]. 魏祥飛,張平則,魏東博,周鵬,張揚(yáng),陳小虎,王瓊,王若男.  稀有金屬材料與工程. 2014(03)
[10]TiAl合金表面NiCrAlY涂層的抗高溫氧化性能[J]. 周鵬,張平則,魏東博,魏祥飛,張揚(yáng).  機(jī)械工程材料. 2014(02)

博士論文
[1]TiAl合金表面等離子噴涂MCrAlY及陶瓷涂層的激光重熔研究[D]. 王東生.南京航空航天大學(xué) 2009
[2]稀土氧化物熱障涂層陶瓷材料的缺陷化學(xué)及熱物理性能[D]. 瞿志學(xué).清華大學(xué) 2009

碩士論文
[1]Y2O3-ZrO2熱障涂層高溫氧化、腐蝕及抗熱震性能研究[D]. 張佐伊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[2]Al-Si-Y涂層的抗高溫氧化和耐熱腐蝕性能研究[D]. 任公年.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3059309