發(fā)布時(shí)間：2022-12-23 20:45

　　熱障涂層廣泛用于地面燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫合金部件,降低其表面溫度,避免受到高溫燃?xì)獾母g和氧化,進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率和服役壽命。在高溫和熱循環(huán)的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間服役后,熱障涂層陶瓷層會(huì)發(fā)生剝落,失去保護(hù)作用。粘結(jié)層的抗氧化性能是影響熱障涂層耐久性的最重要因素,而粘結(jié)層的抗氧化性能直接決定于其化學(xué)成分。因此優(yōu)化粘結(jié)層的化學(xué)成分以提高其抗氧化性能是改善熱障涂層壽命的重要手段。隨著渦輪前進(jìn)口溫度的不斷提高,傳統(tǒng)的MCrAlY（M:Ni或者Co）粘結(jié)層材料已經(jīng)不能滿足要求。NiAl（1:1 at.%）具有高熔點(diǎn)、低密度、低成本和抗氧化性能好等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是最有潛力的新型粘結(jié)層材料。然而,雖然NiAl在高溫下能生成一層連續(xù)的氧化層,但其粘附性較差,在熱循環(huán)過程中容易剝落,因此需要加入第三種元素進(jìn)行改性。研究表明,在NiAl中摻雜微量的活性元素（Reactive Element,RE）能顯著提高氧化層的粘附性。大氣等離子噴涂具有操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于熱障涂層粘結(jié)層的制備,如MCrAlY粘結(jié)層。與MCrAlY相比,采用大氣等離子噴涂制備NiAl粘結(jié)層相對(duì)困難,目前報(bào)道很少。所以優(yōu)化... 

【文章頁數(shù)】：151 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 熱障涂層體系
        1.2.1 鎳基高溫合金
        1.2.2 陶瓷層
        1.2.3 粘結(jié)層
    1.3 熱障涂層的失效機(jī)制
        1.3.1 化學(xué)因素
        1.3.2 熱力因素
    1.4 熱障涂層粘結(jié)層的研究進(jìn)展
        1.4.1 傳統(tǒng)MCrAlY粘結(jié)層
        1.4.2 NiPtAl粘結(jié)層
        1.4.3 影響粘結(jié)層抗氧化性能的因素
    1.5 NiAl材料
        1.5.1 NiAl的物理和化學(xué)性質(zhì)
        1.5.2 NiAl的強(qiáng)韌化改善機(jī)制
        1.5.3 活性元素對(duì)NiAl氧化行為的影響
    1.6 活性元素?fù)诫sNiAl粘結(jié)層的研究進(jìn)展
    1.7 研究意義及技術(shù)路線
        1.7.1 研究意義
        1.7.2 研究技術(shù)路線
第二章 樣品制備和主要表征技術(shù)
    2.1 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.2 實(shí)驗(yàn)原料
    2.3 樣品制備
        2.3.1 合金樣品制備
        2.3.2 噴涂粉末制備
        2.3.3 粘結(jié)層和陶瓷層的制備
    2.4 主要表征技術(shù)
        2.4.1 粗糙度測(cè)量
        2.4.2 氧化層中應(yīng)力測(cè)量
        2.4.3 元素深度分析
第三章 Lu、Hf及 Cr摻雜NiAl合金抗氧化性能研究
    3.1 前言
    3.2 樣品制備和性能表征
        3.2.1 樣品制備
        3.2.2 性能表征
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.3.1 顯微結(jié)構(gòu)和摻雜元素分布
        3.3.2 摻雜元素對(duì)NiAl合金等溫氧化的影響
        3.3.3 摻雜元素對(duì)NiAl合金循環(huán)氧化的影響
        3.3.4 摻雜元素對(duì)雜質(zhì)元素偏析的影響
        3.3.5 摻雜元素對(duì)氧化層應(yīng)力的影響
    3.4 討論
        3.4.1 摻雜元素對(duì)氧化速率的影響
        3.4.2 摻雜元素對(duì)氧化層應(yīng)力的影響
        3.4.3 摻雜元素對(duì)氧化層剝落行為的影響
    3.5 結(jié)論
第四章 Hf摻雜NiAl粘結(jié)層抗氧化性能研究
    4.1 前言
    4.2 樣品制備和表征
        4.2.1 樣品制備
        4.2.2 樣品的表征
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.3.1 粘結(jié)層的微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.2 氧化層的剝落行為
        4.3.3 氧化層的顯微結(jié)構(gòu)和表面形貌
        4.3.4 氧化層的生長(zhǎng)速率
        4.3.5 粘結(jié)層和基體之間的擴(kuò)散
        4.3.6 活性元素Hf在粘結(jié)層中的存在形式
    4.4 討論
        4.4.1 影響氧化層生長(zhǎng)速率的因素
        4.4.2 影響氧化層剝落的因素
    4.5 結(jié)論
第五章 粘結(jié)層化學(xué)成分對(duì)熱障涂層壽命的影響
    5.1 前言
    5.2 樣品制備和表征
        5.2.1 樣品制備
        5.2.2 樣品表征
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.3.1 粘結(jié)層在熱循環(huán)過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化
        5.3.2 粘結(jié)層在熱循環(huán)過程中的內(nèi)氧化
        5.3.3 熱循環(huán)過程中氧化層的生長(zhǎng)
        5.3.4 熱障涂層的循環(huán)壽命
        5.3.5 陶瓷層和氧化層界面粗糙度的變化
        5.3.6 熱障涂層的失效模式
    5.4 討論
    5.5 結(jié)論
第六章 Al_2O_3強(qiáng)化NiAl材料抗氧化性能研究
    6.1 前言
    6.2 樣品制備和表征
        6.2.1 樣品制備
        6.2.2 樣品表征
    6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.3.1 樣品顯微結(jié)構(gòu)
        6.3.2 楊氏模量和硬度
        6.3.3 氧化層生長(zhǎng)速率和顯微結(jié)構(gòu)
        6.3.4 氧化層應(yīng)力
        6.3.5 表面起皺
        6.3.6 氧化層剝落行為
    6.4 討論
    6.5 結(jié)論
第七章 全文總結(jié)
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 課題展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3725397