TC11鈦合金表面ZrO 2 /（Al 2 O 3 -Y 2 O 3 ）溶膠凝膠涂層的制備及其性能研究
發(fā)布時間：2021-11-03 04:02
TC11鈦合金具有比強度高、中溫性能好、耐腐蝕性強等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于如航空發(fā)動機壓氣機輪盤、葉片等航空航天領(lǐng)域。但隨著發(fā)動機推重比的提升,壓氣機工作溫度逐漸高于TC11合金的耐熱溫度（500℃）,此時TC11合金將極易產(chǎn)生氧化與高溫氧脆等問題,進(jìn)而大幅降低發(fā)動機葉片的使用壽命。為了解決該問題,本文通過溶膠-凝膠技術(shù)在TC11合金表面制備了鋁化物涂層,并系統(tǒng)研究了涂層提高基體高溫抗氧化性能的作用機制。本文首先采用溶膠-凝膠旋涂技術(shù)成功地在TC11合金表面制備了ZrO2/（Al2O3-Y2O3）涂層,涂層表面均勻致密,厚度約10μm。700℃恒溫氧化動力學(xué)曲線擬合計算表明:涂層樣品的氧化速率為0.02695 mg·cm-2·h-1,降低了TC11合金基體的氧化速率(0.292 mg·cm-2·h-1)達(dá)90%以上。XRD與EDS檢測結(jié)果表明基體試樣與涂層試樣的氧化層主要成分均為Al2...
【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
金屬高溫氧化過程
圖 1. 2 溶膠-凝膠涂層的制備流程由圖 1.2 可知，溶膠-凝膠法制備涂層包括了溶膠的形成、凝膠化以及鍍膜三個過程中在溶膠形成過程中，首先發(fā)生前驅(qū)體的水解反應(yīng)，其反應(yīng)式如 1-7[73]所示。(MOR)nxH2O M(OH)n(OR)n xxROH （1-7）中，(MOR)n 為金屬醇鹽，n 為金屬元素 M 的化合價。當(dāng)水解反應(yīng)完成后，水解產(chǎn)物將還將發(fā)生失水縮聚與失醇縮聚，其表達(dá)式分別如 9[73]所示。M OH H O M M O M H2O （1-8）M OH R O M M O M ROH （1-9）溶膠在陳化過程中，隨著溶劑的蒸發(fā)，溶膠粒子產(chǎn)生 ostward 熟化效應(yīng)，粘度提升，形成溶膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。濕凝膠的涂覆是溶膠-凝膠涂層制備過程中非常重要的環(huán)節(jié)，其涂覆效果會直接決定熱處理后涂層的質(zhì)量。目前常用的涂覆手段主要有浸漬提拉法[74]、旋轉(zhuǎn)涂覆法[75]、霧涂法[76]、電沉積法[77]等。) 浸漬提拉法
圖 1. 3 浸漬提拉法示意圖法法涂膜的示意圖如圖 1.4 所示，將試樣固定在勻膠機上并向其時表面產(chǎn)生的離心力將溶膠均勻涂覆在試樣表面，涂覆完畢后將即可形成凝膠薄膜。旋轉(zhuǎn)涂覆法單次涂覆的涂層厚度較薄，且厚膠粘度的影響，但涂膜質(zhì)量一般較高。圖 1. 4 旋轉(zhuǎn)涂覆法示意圖
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]劃痕法結(jié)合強度臨界載荷值的影響因素分析[J]. 杜軍,王紅美,王鑫. 表面技術(shù). 2015(09)
[2]溶膠-凝膠法制備Al2O3/Y2O3涂層及其對γ-TiAl合金高溫氧化行為的影響[J]. 白樹朋,馮緒志,陳萌,張鳳軍,張學(xué)軍. 沈陽化工大學(xué)學(xué)報. 2015(03)
[3]金屬表面溶膠-凝膠防腐蝕涂層的研究進(jìn)展[J]. 聶志云,劉繼華,張有為,周濤,答建成,楊濤. 表面技術(shù). 2015(06)
[4]溶膠凝膠旋涂法制備不銹鋼Al2O3-CeO2-Y2O3復(fù)合涂層[J]. 王強,張建旗,史鵬忠,游福仁,李文文. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報. 2014(03)
[5]鈦合金氧化行為研究進(jìn)展[J]. 李旭升,辛社偉,毛小南,李倩,葛鵬,周偉. 鈦工業(yè)進(jìn)展. 2014(03)
[6]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)
[7]TC4鈦合金表面磁控濺射TiAlN涂層的組織與性能[J]. 潘曉龍,劉嘯鋒,王少鵬. 鈦工業(yè)進(jìn)展. 2013(05)
[8]TC4合金表面擴散型熱浸鋁層的組織結(jié)構(gòu)分析[J]. 傅宇東,孫維鑫,高菲,高翔. 金屬熱處理. 2013(02)
[9]鈦合金的高溫抗氧化性及其影響因素分析[J]. 黃定輝,洪權(quán),盧亞鋒,郭萍,戚運蓮. 鈦工業(yè)進(jìn)展. 2012(03)
[10]微弧氧化對TC4鈦合金高溫抗氧化性能的影響[J]. 解念鎖,武立志. 鑄造技術(shù). 2012(04)
碩士論文
[1]溶膠—凝膠法制備Al2O3高溫防護涂層及其性能研究[D]. 任小敏.南京理工大學(xué) 2013
[2]鈦表面熱浸鋁工藝及反應(yīng)產(chǎn)物組織與性能的研究[D]. 傅月林.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
本文編號：3473007
【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
金屬高溫氧化過程
圖 1. 2 溶膠-凝膠涂層的制備流程由圖 1.2 可知，溶膠-凝膠法制備涂層包括了溶膠的形成、凝膠化以及鍍膜三個過程中在溶膠形成過程中，首先發(fā)生前驅(qū)體的水解反應(yīng)，其反應(yīng)式如 1-7[73]所示。(MOR)nxH2O M(OH)n(OR)n xxROH （1-7）中，(MOR)n 為金屬醇鹽，n 為金屬元素 M 的化合價。當(dāng)水解反應(yīng)完成后，水解產(chǎn)物將還將發(fā)生失水縮聚與失醇縮聚，其表達(dá)式分別如 9[73]所示。M OH H O M M O M H2O （1-8）M OH R O M M O M ROH （1-9）溶膠在陳化過程中，隨著溶劑的蒸發(fā)，溶膠粒子產(chǎn)生 ostward 熟化效應(yīng)，粘度提升，形成溶膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。濕凝膠的涂覆是溶膠-凝膠涂層制備過程中非常重要的環(huán)節(jié)，其涂覆效果會直接決定熱處理后涂層的質(zhì)量。目前常用的涂覆手段主要有浸漬提拉法[74]、旋轉(zhuǎn)涂覆法[75]、霧涂法[76]、電沉積法[77]等。) 浸漬提拉法
圖 1. 3 浸漬提拉法示意圖法法涂膜的示意圖如圖 1.4 所示，將試樣固定在勻膠機上并向其時表面產(chǎn)生的離心力將溶膠均勻涂覆在試樣表面，涂覆完畢后將即可形成凝膠薄膜。旋轉(zhuǎn)涂覆法單次涂覆的涂層厚度較薄，且厚膠粘度的影響，但涂膜質(zhì)量一般較高。圖 1. 4 旋轉(zhuǎn)涂覆法示意圖
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]劃痕法結(jié)合強度臨界載荷值的影響因素分析[J]. 杜軍,王紅美,王鑫. 表面技術(shù). 2015(09)
[2]溶膠-凝膠法制備Al2O3/Y2O3涂層及其對γ-TiAl合金高溫氧化行為的影響[J]. 白樹朋,馮緒志,陳萌,張鳳軍,張學(xué)軍. 沈陽化工大學(xué)學(xué)報. 2015(03)
[3]金屬表面溶膠-凝膠防腐蝕涂層的研究進(jìn)展[J]. 聶志云,劉繼華,張有為,周濤,答建成,楊濤. 表面技術(shù). 2015(06)
[4]溶膠凝膠旋涂法制備不銹鋼Al2O3-CeO2-Y2O3復(fù)合涂層[J]. 王強,張建旗,史鵬忠,游福仁,李文文. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報. 2014(03)
[5]鈦合金氧化行為研究進(jìn)展[J]. 李旭升,辛社偉,毛小南,李倩,葛鵬,周偉. 鈦工業(yè)進(jìn)展. 2014(03)
[6]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)
[7]TC4鈦合金表面磁控濺射TiAlN涂層的組織與性能[J]. 潘曉龍,劉嘯鋒,王少鵬. 鈦工業(yè)進(jìn)展. 2013(05)
[8]TC4合金表面擴散型熱浸鋁層的組織結(jié)構(gòu)分析[J]. 傅宇東,孫維鑫,高菲,高翔. 金屬熱處理. 2013(02)
[9]鈦合金的高溫抗氧化性及其影響因素分析[J]. 黃定輝,洪權(quán),盧亞鋒,郭萍,戚運蓮. 鈦工業(yè)進(jìn)展. 2012(03)
[10]微弧氧化對TC4鈦合金高溫抗氧化性能的影響[J]. 解念鎖,武立志. 鑄造技術(shù). 2012(04)
碩士論文
[1]溶膠—凝膠法制備Al2O3高溫防護涂層及其性能研究[D]. 任小敏.南京理工大學(xué) 2013
[2]鈦表面熱浸鋁工藝及反應(yīng)產(chǎn)物組織與性能的研究[D]. 傅月林.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
本文編號：3473007
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