镍基单晶高温合金与铂铝涂层之间的互扩散行为研究

发布时间：2023-04-16 10:14

　　随着航空发动机高推重比的要求,发动机热端部件材料工作时所处的环境越来越严苛。作为航空发动机关键部件之一的叶片,其表面必须制备有防护涂层才能满足服役要求。铂改性铝化物涂层以其制作简单、抗氧化性能好等优点而在航空发动机叶片上获得广泛应用。但实际应用中发现,基体与涂层之间的互扩散严重影响了基体和涂层的使用寿命,因此有必要对互扩散过程进行研究。本文选取不同厚度的N5和IC21镍基单晶高温合金为基体材料,在基体上制备铂改性铝化物(Pt Al、Re Pt Al)涂层,并对带有涂层的样品在1100℃和1150℃下进行静态氧化。通过对制备态样品和静态氧化不同时间的样品进行X射线衍射仪(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)观察、X射线能谱仪(EDS)分析、电子探针(EPMA)分析和透射电子显微镜(TEM)观察等来研究静态氧化过程基体与涂层间的互扩散行为以及基体厚度对互扩散的影响。主要研究结果如下:(1)涂层样品进行热扩散处理后,基体与涂层之间存在互扩散带(IDZ)。随着氧化时间的增加,互扩散厚度变化较小,难熔金属元素聚集;二次反应区的厚度变厚,硬质相逐渐长大。(2)N5基体/Pt Al涂层样品进行11...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 镍基单晶研究进展
        1.2.1 单晶高温合金成分发展的主要特点
        1.2.2 单晶高温合金主要强化元素的作用
    1.3 高温防护涂层研究进展
        1.3.1 扩散涂层
            1.3.1.1 渗铝涂层
            1.3.1.2 改性铝化物涂层
        1.3.2 包覆涂层
        1.3.3 热障涂层(TBCs)
    1.4 互扩散影响及进展
        1.4.1 互扩散对基体的影响
        1.4.2 互扩散对涂层的影响
        1.4.3 扩散障的进展
    1.5 研究内容与目的
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
第二章 材料与方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 基体合金材料
        2.1.2 涂层材料
    2.2 涂层制备
        2.2.1 PtAl涂层的制备
        2.2.2 RePtAl涂层的制备
    2.3 试验与表征
        2.3.1 氧化试验
        2.3.2 XRD表征相结构
        2.3.3 SEM表征形貌
        2.3.4 EPMA和 EDS表征元素分布
        2.3.5 TEM表征结构
第三章 N5单晶与PtAl涂层之间的互扩散
    3.1 引言
    3.2 实验结果
        3.2.1 制备态PtAl涂层的形貌及相组成
        3.2.2 高温氧化过程中PtAl涂层的表面微观形貌及及组织演化
        3.2.3 1100℃高温下PtAl涂层与N5基体间的互扩散
    3.3 本章小结
第四章 IC21 单晶与Pt Al涂层之间的互扩散
    4.1 引言
    4.2 实验结果
        4.2.1 制备态PtAl涂层的形貌及相组成
        4.2.2 高温氧化过程中PtAl涂层的表面微观形貌及组织演化
        4.2.3 1150℃高温下Pt Al涂层与IC21 基体间的互扩散
    4.3 本章小结
第五章 IC21 单晶与RePtAl涂层之间的互扩散
    5.1 引言
    5.2 实验结果
        5.2.1 制备态RePtAl涂层的形貌及相组成
        5.2.2 高温氧化过程中RePtAl涂层的表面微观形貌及及组织演化
        5.2.3 1150℃高温下RePtAl涂层与IC21 基体间的互扩散
    5.3 RePtAl涂层的TEM表征
    5.4 本章小结
第六章 总结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3791288