隨著人們對航空發(fā)動機(jī)更高性能的不斷追求,使得渦輪葉片面對的溫度越來越高,這對制備葉片的材料性能提出新的挑戰(zhàn)。使用化學(xué)氣相沉積法可以在空心葉片表面和內(nèi)腔制備一層鋁化物涂層,用于抵抗高溫氧化和熱腐蝕,目前單一鋁化物涂層難以滿足相關(guān)行業(yè)的需要,通過改性可以提高鋁化物涂層的性能。本文在Inconel 718鎳基高溫合金表面制備了化學(xué)鍍Pd層、電鍍Pd層及電鍍Pd+Ni雙層鍍層,并對鍍Pd后的退火處理工藝進(jìn)行研究,最后選定了 850℃×1h退火擴(kuò)散工藝。本文使用的化學(xué)鍍鈀工藝會在鈀層中夾雜少量磷元素,但在退火過程中大部分會氣化消失,退火后鍍層含磷極低,小于EDS所能檢測范圍。本文對退火擴(kuò)散后的鍍鈀試樣使用CVD法滲鋁,成功在Inconel 718鎳基高溫合金表面制備鈀改性鋁化物涂層,鈀改性鋁化物涂層的雙層結(jié)構(gòu)與單一鋁化物涂層非常相似,元素（如Ni、Al）分布規(guī)律也十分相近,這些跡象表明,鈀并沒有從根本上改變鋁化物涂層的形成機(jī)制。通過研究不同鍍鈀工藝對鈀改性鋁化物涂層的組織、結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明鈀元素的加入可以有效提高鋁化物涂層的厚度,在相同滲鋁條件下,鈀改性鋁化物涂層厚度顯著大于單一鋁化物涂層。... 

【文章來源】：機(jī)械科學(xué)研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１航空發(fā)動機(jī)空心葉片結(jié)構(gòu)示意圖??

?機(jī)械科學(xué)研究總院碩士學(xué)位論文???可以消除涂層中脆性相，改善涂層力學(xué)性能［３４，３５］。??■■■■■■■■■■??—…一??ＮＮｉ，?Ｐ，）Ａ．?＿，準(zhǔn)????，’?，廣、、??????—??????＼二，??ＩＤＺ??ＩＤＺ??Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?—?－?－?－?—?????＞?—、？＿??Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??ｇｊ?＾?ｉ．?ｉｔ＊??圖１－２鈾改性鋁化物涂層橫截面微觀結(jié)構(gòu)??１．?３．?２．?１鈀改性鋁化物涂層的結(jié)構(gòu)??鈀改性鋁化物涂層結(jié)構(gòu)與單一鋁化物涂層相似，研究人員對比了不同的合金和??不同的滲鋁條件下得到的鈀改性鋁化物涂層，得到的結(jié)果非常相似，對于不同沉積??鈀的方法（如電鍍或化學(xué)鍍），不同的滲鋁工藝（如包埋法或氣相法），涂層的結(jié)構(gòu)都??幾乎相同，在所有情況下都觀察到與經(jīng)典滲鋁處理中非常相似的兩層結(jié)構(gòu)。這些觀??察表明，鈀并沒有從根本上改變鍍層的形成機(jī)制［３９，４３，４４］。??圖１－３為Ｉｎｃｏｎｅｌ?７１３?ＬＣ鎳基高溫合金鈀改性滲鋁層橫截面上的１觀結(jié)構(gòu)［４５】，??為明顯的雙層結(jié)構(gòu)，即外層（Ｏｕｔｅｒ?Ｚｏｎｅ，ＯＺ）和互擴(kuò)散層（Ｉｎｔｅｒ－Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?Ｚｏｎｅ，??ＩＤＺ），外層為較純凈的均質(zhì)相，互擴(kuò)散區(qū)則出現(xiàn)小的塊狀或條狀析出物。外層主要??為Ａｌ、Ｎｉ和Ｐｄ元素，為（Ｎｉ，Ｐｄ）Ａｌ相，是固溶了?Ｐｄ元素的ｐ－ＮｉＡｌ相，一些基體中??的元素（如Ｃｒ、Ｔｉ等）也會擴(kuò)散到其中，靠近表面的一側(cè)Ｐｄ元素較高，靠近擴(kuò)散??層的一側(cè)Ｎｉ元素含量較高，因此一些學(xué)者又將外層細(xì)分為兩層：外層為富Ｐｄ的??（Ｐｄ，Ｎｉ）Ａｌ相，內(nèi)層為富Ｎｉ的（Ｎｉ，Ｐ

?機(jī)械科學(xué)研究總院碩士學(xué)位論文???圖１－３?Ｉｎｃｏｎｅｌ?７１３?ＬＣ鎳基高溫合金鈀改性滲鋁層橫截面上的微觀結(jié)構(gòu)［？］??與單一鋁化物涂層相似，根據(jù)滲鋁溫度的不同，可將滲鋁分為高溫低活性滲鋁??及低溫高活性滲鋁。在不同的滲鋁方式下，鋁化物涂層的生長方式有所不同［３６，４６，４７］，??以粉末包埋法為例，在低溫高活性滲鋁過程中，Ａ１元素的活性相對于Ｎｉ元素較高，??滲鋁過程中Ｎｉ原子向外擴(kuò)散速度小于Ａ１原子向內(nèi)擴(kuò)散速度，Ａ１原子向內(nèi)擴(kuò)散在涂??層的形成起主導(dǎo)作用，最終形成內(nèi)擴(kuò)散型涂層。在生長過程中，外層會先形成??（Ｎｉ，Ｐｄ）２Ａｌ３＋（Ｎｉ，Ｐｄ）Ａｌ相，隨著由于后續(xù)Ａ１的擴(kuò)散，（Ｎｉ，Ｐｄ）２Ａｌ３相會轉(zhuǎn)變?yōu)楦臃�(wěn)??定的（Ｎｉ，Ｐｄ）Ａｌ。在高溫低活性滲鋁過程中，Ｎｉ原子擴(kuò)散較快，Ｎｉ原子向外擴(kuò)散，與??吸附在基體表面的Ａ１原子反應(yīng)而形成鋁化物涂層，因此涂層主要以向外生長方式??為主。同時，Ａ１和Ｎｉ的相對擴(kuò)散速度還會對Ｐｄ的分布有較大影響。圖１－４為Ｒｅｎｅ８０??鎳基高溫合金上鈀改性鋁化物涂層橫截面上的化學(xué)組分［３５］，在低溫高活度滲鋁涂層??中，涂層中的鈀分布相當(dāng)規(guī)則，濃度分布單調(diào)下降，鈀濃度在表面最大，一般不會??擴(kuò)散到基體；在高溫低活度滲鋁涂層中，鈀的最大濃度也出現(xiàn)在表面，其值與在高??活性涂層中觀察到的相似，但下降幅度較緩，并會出現(xiàn)一定起伏，如先下降后上升??再下降，并非單調(diào)下降，同時，鈀還常常擴(kuò)散到基體合金中。??７０?了???７０ｊ????Ｄ°°ｔ３ｏ〇〇〇〇?＇￣?＾?６０－?？?？／ｙｉ＞〇〇〇〇〇〇〇〇ｔＶ〇０?—＊＊—￣?ｗ??Ｐ?廠?二：二：??：?二：?

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本文編號：3128825