本文選題：高溫氧化　切入點(diǎn)：電弧噴涂　出處：《沈陽工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：鈦及其合金因耐蝕性好、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于航空航天、石油化工等工業(yè)領(lǐng)域。但當(dāng)它們的使用溫度超過600℃時(shí)，鈦及其合金的表面氧化是不得不面對的難題。金屬材料表面形成的氧化膜決定了其抗氧化性能的優(yōu)劣。鋁是親氧性最好的元素，它在高溫下反應(yīng)生成穩(wěn)定的Al2O3，對金屬基體具有優(yōu)良的保護(hù)作用，因此鋁是高溫抗氧化涂層的首選元素。 本文采用電弧噴涂的方法在純鈦基體表面制備鋁涂層，以提高基體的高溫抗氧化性能。為了延長鋁涂層的使用壽命，還在鋁涂層下面分別制備了NiCrAlY和Ni95Al5涂層作擴(kuò)散阻擋層。對單一鋁涂層試件和二種加擴(kuò)散阻擋層試件分別做了700℃、800℃及900℃下64h和100h的連續(xù)氧化試驗(yàn)。借助于光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）以及X射線衍射（XRD）等儀器設(shè)備分析了加熱后試件的微觀組織變化、Al元素的擴(kuò)散規(guī)律以及滲鋁層的形成機(jī)制。通過對加熱溫度、加熱時(shí)間、涂層厚度以及封孔方式等工藝參數(shù)的調(diào)整，研究了它們對滲鋁層深度變化的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在溫度高于700℃的環(huán)境中，電弧噴涂的鋁涂層可以對純鈦基體提供有效的高溫防護(hù)，顯著地提高了其高溫抗氧化性能。高溫條件下，涂層中的Al元素和基體中的Ti元素相互擴(kuò)散形成滲鋁層。滲鋁層中的主要組成相是TiAl3，，該富鋁相可以提供足夠的Al原子來與O原子結(jié)合生成Al2O3。Al2O3的形成不但在涂層表面建立了連續(xù)的保護(hù)膜，還部分地封閉了涂層中的孔隙，從而減緩氧化速度。與單一鋁涂層試件對比，帶有NiCrAlY或Ni95Al5擴(kuò)散阻擋層的試件中Al、Ti元素的互擴(kuò)散被有效地抑制了，延長了鋁涂層的使用壽命。滲鋁層的深度與加熱溫度、加熱時(shí)間、涂層厚度以及封孔方式有關(guān)。鋁涂層厚度的增大、加熱時(shí)間的延長或加熱溫度的升高都可擴(kuò)大擴(kuò)散層的深度，但擴(kuò)散層中鋁的濃度相應(yīng)降低。高溫下，無論哪種封孔處理都有利于滲鋁層的形成，其中涂抹水玻璃的封孔方式還會(huì)在鋁涂層表面形成新“涂層”，有效地提高涂層的抗氧化性能。
[Abstract]:Titanium and its alloys are widely used in aerospace, petrochemical and other industrial fields because of their good corrosion resistance and high specific strength. The oxidation of titanium and its alloys is a difficult problem. The oxidation film formed on the surface of metal materials determines the oxidation resistance of titanium and its alloys. It reacts at high temperature to produce stable Al _ 2O _ 3, which has excellent protective effect on metal substrate. Therefore, aluminum is the preferred element of oxidation resistance coating at high temperature. In this paper, aluminum coatings were prepared on pure titanium substrates by arc spraying in order to improve the high temperature oxidation resistance of the substrates. In order to prolong the service life of aluminum coatings, NiCrAlY and Ni95Al5 coatings were also prepared under aluminum coatings as diffusion barrier layers. Continuous oxidation tests were carried out at 700 鈩

本文編號：1562306