本文關(guān)鍵詞：GH586等離子噴涂與激光重熔制備熱障涂層的組織及性能研究

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【摘要】：熱障涂層目前廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子葉片,隨著目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)比日益增大,其發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度也將進(jìn)一步提高。GH586是制造渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的材料之一,其正常最高使用溫度為800℃,超過(guò)其使用溫度將會(huì)導(dǎo)致材料氧化加劇,破壞其原始的機(jī)械性能。而發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際進(jìn)口溫度有可能在1000℃以上,未來(lái)其進(jìn)口溫度將會(huì)更高。熱障涂層由于具有良好的高溫隔熱性能及高溫穩(wěn)定性能,因而被廣泛用于航空等高溫領(lǐng)域。制備的熱障涂層由粘結(jié)層和陶瓷層組成的雙層系統(tǒng)構(gòu)成。陶瓷層由于優(yōu)良的隔熱性能可以降低高溫合金基體表面的實(shí)際溫度,而粘結(jié)層一方面承擔(dān)著抗高溫氧化的作用,減少基體的氧化,另外也使陶瓷層與基體之間不至于因?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)差距過(guò)大而導(dǎo)致熱應(yīng)力過(guò)大進(jìn)而引起涂層脫落,起到過(guò)渡作用。本文以GH586鎳基高溫合金為基體作為研究對(duì)象,陶瓷層材料選用8%Y2O3穩(wěn)定的ZrO2(YSZ),粘結(jié)層材料選用Co CrAlYTaSi。分別采用等離子噴涂技術(shù)以及等離子噴涂+激光重熔復(fù)合處理兩種工藝,在其表面制備了熱障涂層,研究了等離子噴涂及激光重熔前后涂層的結(jié)合力、高溫抗氧化性和熱震性能,并對(duì)單獨(dú)的粘結(jié)層材料進(jìn)行了抗氧化及熱震性能研究。主要研究成果如下:(1)對(duì)等離子噴涂粘結(jié)層制備工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化的工藝參數(shù)為功率30kw,距離100mm,主氣流量60L/min,載氣流量45L/min,送粉率2r/min,噴槍移動(dòng)速度200mm/min。制備的粘結(jié)層厚度約為100μm,與基體的結(jié)合狀況良好。在1100℃時(shí)達(dá)到完全抗氧化級(jí)別,氧化常數(shù)為2.62892。并最終在涂層表面生成一層致密的氧化膜。涂層在1100℃下的熱震次數(shù)為115次,在氧化和熱震過(guò)程中,在基體與粘結(jié)層之間均有TGO層產(chǎn)生,隨著熱震和氧化的進(jìn)行,TGO層厚度增加并最終造成涂層失效。(2)對(duì)激光重熔熱障涂層Co CrAlYTaSi/YSZ的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。在功率400W,掃描速度為700mm/min,光斑尺寸5×5mm,搭接量為1mm和離焦量285mm的條件下,對(duì)等離子噴涂制備的熱障涂層進(jìn)行了激光重熔處理。重熔處理后,涂層表面粗糙度有所降低,表面形成了網(wǎng)狀裂紋結(jié)構(gòu)。涂層組織更加致密,重結(jié)晶生成多邊胞狀晶體,重熔過(guò)程中ZrO2沒(méi)有發(fā)生相變。經(jīng)過(guò)激光重熔后的試樣其涂層結(jié)合力得到了提高,與等離子噴涂工藝制備的熱障涂層結(jié)合力相比,提高了31.43%。(3)兩種工藝制備的熱障涂層在1000℃下熱震過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生相變,噴涂態(tài)涂層熱震次數(shù)最高達(dá)到71次,激光重熔后熱震次數(shù)最高達(dá)到123次,重熔后涂層的抗熱震性能得到了明顯提高。造成涂層熱震失效的原因均為陶瓷層與金屬粘結(jié)層之間熱膨脹系數(shù)的不匹配及TGO層的生長(zhǎng)。(4)噴涂態(tài)的熱障涂層在1000℃下,在氧化過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生相變。經(jīng)過(guò)激光重熔后的熱障涂層,在氧化試驗(yàn)中,YSZ發(fā)生了t′相向m相轉(zhuǎn)變,但是轉(zhuǎn)變量很少。經(jīng)過(guò)激光重熔后,涂層系統(tǒng)的抗高溫氧化性沒(méi)有發(fā)生明顯變化。
【關(guān)鍵詞】：熱障涂層 等離子噴涂 激光重熔 熱震性 高溫氧化性
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 熱障涂層11-15
• 1.2.1 熱障涂層陶瓷層材料12-14
• 1.2.2 熱障涂層粘結(jié)層材料14-15
• 1.3 熱障涂層制備技術(shù)15-16
• 1.4 等離子噴涂技術(shù)16-17
• 1.5 激光熔覆技術(shù)17-19
• 1.6 熱障涂層的失效機(jī)理19
• 1.7 研究課題的提出19-21
• 1.7.1 選題目的和意義19-20
• 1.7.2 課題研究的主要內(nèi)容20-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)和研究方法21-26
• 2.1 試驗(yàn)材料21-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)研究方案22-25
• 2.2.1 等離子噴涂實(shí)驗(yàn)22
• 2.2.2 激光熔覆實(shí)驗(yàn)22-23
• 2.2.3 涂層結(jié)合力測(cè)試23-24
• 2.2.4 高溫氧化試驗(yàn)24
• 2.2.5 高溫?zé)嵴鹪囼?yàn)24-25
• 2.3 檢測(cè)方法25-26
• 2.3.1 X射線衍射分析25
• 2.3.2 掃描電鏡分析25
• 2.3.3 其他輔助實(shí)驗(yàn)設(shè)備25-26
• 第三章 等離子噴涂制備CoCrAlYTaSi粘結(jié)層的性能研究26-36
• 3.1 等離子噴涂制備粘結(jié)層的工藝參數(shù)優(yōu)化及組織分析26-28
• 3.2 等離子噴涂對(duì)高溫合金的影響28
• 3.3 粘結(jié)層的高溫氧化性能分析28-32
• 3.4 粘結(jié)層的熱震性能分析32-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第四章 激光復(fù)合制備CoCrAlTaSi/YSZ熱障涂層的性能研究36-53
• 4.1 激光重熔處理熱障涂層工藝參數(shù)優(yōu)化36-38
• 4.2 等離子噴涂及重熔后熱障涂層的組織及相分析38-41
• 4.3 等離子噴涂及激光重熔后熱障涂層的結(jié)合強(qiáng)度41
• 4.4 等離子噴涂制備熱障涂層的熱震性能分析41-44
• 4.5 激光重熔處理熱障涂層的熱震性能分析44-46
• 4.6 等離子噴涂制備熱障涂層的高溫氧化性能分析46-48
• 4.7 激光重熔處理熱障涂層的高溫氧化性能分析48-51
• 4.8 本章小結(jié)51-53
• 第五章 總結(jié)與展望53-55
• 5.1 總結(jié)53-54
• 5.2 展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-61
• 致謝61-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要研究成果62

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王利強(qiáng) ,閻殿然 ,何繼寧 ,宋向陽(yáng);熱障涂層研究狀況及進(jìn)展[J];新技術(shù)新工藝;2002年03期

2 謝冬柏,王福會(huì);熱障涂層研究的歷史與現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報(bào);2002年03期

3 劉志;周洪;;熱障涂層研究進(jìn)展[J];河海大學(xué)常州分校學(xué)報(bào);2006年03期

4 李美Y，

本文編號(hào)：662625