Ni-Al-Pt涂层的制备及其抗高温行为的研究

发布时间：2020-07-22 15:07

【摘要】：针对先进航空发动机热端部件工作温度不断提高的趋势,在基体合金表面涂覆热障涂层已成为必然。目前,应用最为广泛的是NiAl涂层体系,但是该涂层存在易脆等缺陷,使涂层过早剥落失效。本文在原有NiAl涂层的基础上,利用电镀和真空扩散的方法制备了Pt改性的Ni-Al-Pt涂层,以期进一步提高涂层的高温服役性能,延长发动机关键热端部件的使用寿命。首先,利用电镀工艺在NiAl粘结层表面制备了厚度可控的铂(Pt)镀层,通过调整工艺参数,制备出均镀性较好,颗粒平均尺寸为0.22μm,厚度约为5μm的铂镀层。其次,利用真空热扩散的方法对涂层进行元素扩散处理,制备出成分均匀且致密的单层(Ni,Pt)Al扩散层。讨论了喷丸强化、热扩散时间和温度等工艺对扩散层形貌和厚度的影响,利用最小二乘法拟合浓度分布曲线并计算Ni-Al-Pt粘结层内各元素的扩散系数,进而对涂层内各元素的扩散行为进行分析。结果表明,Ni-Al-Pt粘结层内主要发生Pt原子与Ni、Al原子的互扩散。Pt原子的固溶在抑制Ni向外扩散的同时促进了Al的扩散,对粘结层的抗氧化起到积极的作用。最后,结合等离子喷涂技术制备出Ni-Al-Pt涂层,并与该方法制备得到的NiAl涂层进行比较,从断裂韧性、相成分、微观形貌、氧化动力学和抗高温氧化性能等方面进行了对比测试分析。结果表明,Ni-Al-Pt热障涂层具有较高的断裂韧性,涂层的抗脆断能力较强。并且在氧化初期,Ni-Al-Pt热障涂层快速形成致密Al_2O_3膜,并在后续氧化阶段始终保持着较低的氧化速率,即抗高温氧化性能更好。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V23;V263
【图文】：

图 1-1 NiAl 二元相图涂层层即在渗铝的基础上，在涂层内另加入 Cr、Si、Ti。在众多的改性元素中，Pt 被认为是改性效果最为明Al 氧化性能的影响首次由 Kubaschewski[7]在 1949 年 改性镍基合金为命题的研究。国内主要研究 Pt 对铝[8]研究了 1100 ℃时 Pt-Al 涂层在空气中的高温氧化金元素的扩散，抑制 γ’-Ni3Al 相的形成，推迟涂层化瘤的生长。张德丰等[9]研究了 Pt 改性的 NiAl 粘成的 Al2O3层的内应力状态及相应的微观结构。结会形成连续致密的 Al2O3保护膜，并产生较高的压。杨颖飞[10]研究了 Pt 含量对(Ni, Pt)Al 涂层高温氧

图 1-2 金属高温氧化的等效电池形成氧化物物质的量为 J，膜的厚度为 D，如果以通过膜则根据法拉第定律与欧姆定律可知：JIDF( )e a cSkn n n Ey+= 属氧化时电池电动势（可由 Δ G = nFE算出），V；F 为入式 1.2 得：( ) ( )e a c e a cJSkn n n E JEkn n nSDF y DFy+ + =分得：

1-3A-B 二元合金中 B 组元内氧化示意内容TC/BC 界面处会形成一层热生长环的增加，Al 元素消耗过大，在 元素竞相参与反应，形成疏松的尖诱发界面断裂。可以认为，提高热障初步研究工作中[22]，使用强流脉冲PEB）工艺对 MCrAlY 粘结层表面、纳米颗粒和非晶等多种缺陷结构结层的抗氧化性能。但在后续研究[

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本文编号：2765984