γ-TiAl合金表面Al 2 O 3 -Y 2 O 3 /Al-Y復合涂層的制備及抗高溫氧化性能的研究
發(fā)布時間：2021-02-02 04:51
γ-TiAl合金是一種優(yōu)質的高溫結構材料,其相對密度不到鎳基合金的50%,具有輕質、高比強度、耐摩擦磨損等突出優(yōu)點,被廣泛應用于航空航天等眾多工業(yè)領域。但由于其抗高溫氧化能力有限,使得γ-TiAl的使用范圍受到了極大的制約。為克服這一問題,本課題設計在γ-TiAl合金表面制備Al2O3-Y2O3/Al-Y復合涂層以實現(xiàn)高溫防護。本課題首先采用射頻磁控濺射技術在γ-TiAl合金表面制備出Al-Y鍍層,工藝參數(shù)為:濺射功率:200W,工作氣壓:4Pa,極間距:20mm,保溫時間:3h。然后利用射頻磁控反應濺射技術在Al-Y鍍層表面制備Al2O3-Y2O3鍍層,設計正交試驗,分析各工藝參數(shù)（濺射功率、氧分壓、極間距和保溫時間）對涂層性能的影響。以涂層的濺射率和結合力為評價標準,運用極差法分析確定最佳工藝參數(shù),最后進行退火工藝處理,制備出Al2O3-Y2O...
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
γ-TiAl合金的空間結構
圖 1.2 γ相鈦鋁合金的晶格γ-TiAl 相及其他少量的相組成，其主要特性見表能使位錯變得穩(wěn)定、堆垛層錯降低，宏觀上改善添加可以改善合金的組織性能[11]。正是由于γ-Ti溫合金在應用上受限的不足，因此被認為是航空航來了福音。表 1.1 主要的γ-TiAl 合金及其特性主要成分/at% Ti-47Al-W-0.5Sr 鑄造，抗蠕變Ti-47Al-Nb-Cr 鑄造，室溫塑7Al-1.5Nb-1Mn-1Cr-0.1Si-0.5B 鑄造，鍛造Ti-45Al-7.1Nb-1.0Cr-0.17O 鑄造，強度高Ti-47Al-Nb-Cr-1Mo-0.1B 鍛造，
圖 1.3 燃氣渦輪發(fā)動機進口溫度的發(fā)展趨勢金存在的問題間化合物在抗高溫氧化性能方面比一般的鈦合金具有優(yōu)勢，但密的 Al2O3膜，不能滿足高溫下的使用要求。一方面，高溫氧iO2是金紅石型結構，結構疏松，不具有保護作用；另一方面，松為氧滲透到基體提供通道。根據(jù)研究指出，在α-Ti 中氧含量量超過 1.5%時合金的力學性能會明顯下降。雖然脆性區(qū)域合金存在導致表面應力集中，在受到很小的作用力下就使合金裂在空氣中暴露 150h 后，塑性會出現(xiàn)明顯的下降，拉伸試驗室，值明顯不能達到要求。研究指出，當裂紋不斷向鈦合金內部擴值，延伸率的變化數(shù)值與鈦合金中富氧層的深度存在一定的比金的高溫氧化行為分別形成了結構疏松的 TiO2層和 TiO2+Al2O3的混合物，合金
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈦合金表面耐磨性能及抗氧化性能的研究現(xiàn)狀[J]. 韓杰閣,陳蔚澤,張浩,黃安國. 電焊機. 2017(03)
[2]稀土元素在鋼水中的作用機理及加入技術研究[J]. 趙成林. 鞍鋼技術. 2017(01)
[3]等離子表面冶金技術的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 沈仙雨,陳浩,劉彬. 化工設計通訊. 2016(10)
[4]TiAl基合金高溫抗氧化研究進展[J]. 湯守巧,曲壽江,馮艾寒,馮聰,崔扣彪,沈軍. 稀有金屬. 2017(01)
[5]航空發(fā)動機用先進高溫鈦合金材料技術研究與發(fā)展[J]. 蔡建明,弭光寶,高帆,黃浩,曹京霞,黃旭,曹春曉. 材料工程. 2016(08)
[6]雙陶瓷層熱障涂層3.5%Y2O3-La2(Zr0.7Ce0.3)2O7/YSZ研究[J]. 張曉峰,雷新更,宋希文,崔向中,張永和. 航空制造技術. 2016(12)
[7]微弧氧化制備氧化鋁阻氚涂層的研究（英文）[J]. 馮軍,但敏,金凡亞,陳美艷,沈麗如,童洪輝,張桂凱. 稀有金屬材料與工程. 2016(02)
[8]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,張學軍. 沈陽化工大學學報. 2015(03)
[9]加弧輝光滲鋁對TC4鈦合金抗高溫氧化性能的影響[J]. 戴景杰,朱季云,莊蕾,李守英. 電鍍與涂飾. 2015(11)
[10]金屬間化合物基層狀復合材料Ti/Al3Ti制備技術及其研究進展[J]. 程玉潔,果春煥,周培俊,曹陽,侯紅亮,王耀奇,姜風春. 中國材料進展. 2015(04)
碩士論文
[1]γ-TiAl合金表面Al-Y梯度涂層的高溫氧化與熱腐蝕性能研究[D]. 胡榮耀.南京航空航天大學 2017
[2]鈦合金抗高溫氧化涂層的制備及性能研究[D]. 楊文瀑.廣東工業(yè)大學 2016
[3]γ-TiAl輝光等離子Cr-W共滲層的組織結構與性能研究[D]. 魏祥飛.南京航空航天大學 2013
[4]1Cr10Co3MoWVNbNB耐熱鋼表面CrN/ZrN涂層的制備與表征[D]. 王健楠.哈爾濱工程大學 2013
[5]合金元素Y及離子轟擊對α-Al2O3涂層的影響[D]. 張云露.南京航空航天大學 2012
本文編號：3014085
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
γ-TiAl合金的空間結構
圖 1.2 γ相鈦鋁合金的晶格γ-TiAl 相及其他少量的相組成，其主要特性見表能使位錯變得穩(wěn)定、堆垛層錯降低，宏觀上改善添加可以改善合金的組織性能[11]。正是由于γ-Ti溫合金在應用上受限的不足，因此被認為是航空航來了福音。表 1.1 主要的γ-TiAl 合金及其特性主要成分/at% Ti-47Al-W-0.5Sr 鑄造，抗蠕變Ti-47Al-Nb-Cr 鑄造，室溫塑7Al-1.5Nb-1Mn-1Cr-0.1Si-0.5B 鑄造，鍛造Ti-45Al-7.1Nb-1.0Cr-0.17O 鑄造，強度高Ti-47Al-Nb-Cr-1Mo-0.1B 鍛造，
圖 1.3 燃氣渦輪發(fā)動機進口溫度的發(fā)展趨勢金存在的問題間化合物在抗高溫氧化性能方面比一般的鈦合金具有優(yōu)勢，但密的 Al2O3膜，不能滿足高溫下的使用要求。一方面，高溫氧iO2是金紅石型結構，結構疏松，不具有保護作用；另一方面，松為氧滲透到基體提供通道。根據(jù)研究指出，在α-Ti 中氧含量量超過 1.5%時合金的力學性能會明顯下降。雖然脆性區(qū)域合金存在導致表面應力集中，在受到很小的作用力下就使合金裂在空氣中暴露 150h 后，塑性會出現(xiàn)明顯的下降，拉伸試驗室，值明顯不能達到要求。研究指出，當裂紋不斷向鈦合金內部擴值，延伸率的變化數(shù)值與鈦合金中富氧層的深度存在一定的比金的高溫氧化行為分別形成了結構疏松的 TiO2層和 TiO2+Al2O3的混合物，合金
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈦合金表面耐磨性能及抗氧化性能的研究現(xiàn)狀[J]. 韓杰閣,陳蔚澤,張浩,黃安國. 電焊機. 2017(03)
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[3]等離子表面冶金技術的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 沈仙雨,陳浩,劉彬. 化工設計通訊. 2016(10)
[4]TiAl基合金高溫抗氧化研究進展[J]. 湯守巧,曲壽江,馮艾寒,馮聰,崔扣彪,沈軍. 稀有金屬. 2017(01)
[5]航空發(fā)動機用先進高溫鈦合金材料技術研究與發(fā)展[J]. 蔡建明,弭光寶,高帆,黃浩,曹京霞,黃旭,曹春曉. 材料工程. 2016(08)
[6]雙陶瓷層熱障涂層3.5%Y2O3-La2(Zr0.7Ce0.3)2O7/YSZ研究[J]. 張曉峰,雷新更,宋希文,崔向中,張永和. 航空制造技術. 2016(12)
[7]微弧氧化制備氧化鋁阻氚涂層的研究（英文）[J]. 馮軍,但敏,金凡亞,陳美艷,沈麗如,童洪輝,張桂凱. 稀有金屬材料與工程. 2016(02)
[8]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,張學軍. 沈陽化工大學學報. 2015(03)
[9]加弧輝光滲鋁對TC4鈦合金抗高溫氧化性能的影響[J]. 戴景杰,朱季云,莊蕾,李守英. 電鍍與涂飾. 2015(11)
[10]金屬間化合物基層狀復合材料Ti/Al3Ti制備技術及其研究進展[J]. 程玉潔,果春煥,周培俊,曹陽,侯紅亮,王耀奇,姜風春. 中國材料進展. 2015(04)
碩士論文
[1]γ-TiAl合金表面Al-Y梯度涂層的高溫氧化與熱腐蝕性能研究[D]. 胡榮耀.南京航空航天大學 2017
[2]鈦合金抗高溫氧化涂層的制備及性能研究[D]. 楊文瀑.廣東工業(yè)大學 2016
[3]γ-TiAl輝光等離子Cr-W共滲層的組織結構與性能研究[D]. 魏祥飛.南京航空航天大學 2013
[4]1Cr10Co3MoWVNbNB耐熱鋼表面CrN/ZrN涂層的制備與表征[D]. 王健楠.哈爾濱工程大學 2013
[5]合金元素Y及離子轟擊對α-Al2O3涂層的影響[D]. 張云露.南京航空航天大學 2012
本文編號：3014085
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