GH4169合金电火花沉积NiCrAlY涂层组织及抗氧化性能研究

发布时间：2017-10-20 08:10

  本文关键词：GH4169合金电火花沉积NiCrAlY涂层组织及抗氧化性能研究

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【摘要】：NiCrAlY涂层由于其优异的抗氧化性能,抗腐蚀性能及良好的粘结性能被广泛用于防护涂层和热障涂层的粘结层中使用。制备NiCrAlY涂层的方法有很多种,但是对于一些如U型结构,管线内壁等复杂结构的工件进行涂覆涂层较为困难,而电火花沉积的方法可以沉积各种形状各异的工件,因此,本研究主要采用电火花沉积的方法制备NiCrAlY涂层,探究NiCrAlY涂层的抗氧化性能。采用不同参数的电火花沉积技术在GH4169基体合金表面制备NiCrAlY涂层,通过对NiCrAlY涂层沉积规律,组织结构,物相组成,硬度,结合力及恒温氧化性能等分析,获得性能较优异的电火花沉积参数。研究表明:NiCrAlY涂层沉积速率随着电压的增加逐渐增加;而电容对涂层沉积速率影响不大。对于NiCrAlY涂层来说,沉积电压为100V的涂层硬度略高于电压为150V的涂层硬度,且在沉积电压100V,电容40μf时涂层硬度最大,约为475HV。在涂层和基体的结合力方面,各个参数的涂层结合强度皆超过80N,涂层和基体之间结合强度较高。在不同沉积参数涂层的恒温氧化性能方面,首先随着电压的升高,涂层的抗氧化性能降低;随着电容的升高,涂层抗氧化性能先降低后升高。因此沉积电压100V,电容120μf的涂层抗氧化性能最好。在不同厚度方面,涂层厚度越薄,抗氧化效果越好,根据实际应用中对涂层厚度的不同要求,因此涂层厚度选择200μm的较好。根据沉积速率,硬度及抗氧化性能等综合考虑,较优的沉积参数为电压100V,电容40μf,厚度200μm。选择最优参数为电压100V,电容40μf,沉积厚度为200μm的NiCrAlY涂层进行850℃、900℃和1000℃三个不同温度的恒温氧化和循环氧化性能研究。在恒温氧化方面,随着恒温氧化温度的升高,涂层的氧化速率常数逐渐增大,其抗氧化性能逐渐降低;随着氧化时间的延长,Al2O3含量增加,膜层增厚;随着氧化温度的增加,涂层的氧化膜增厚,膜层表面的裂纹增多,θ-Al2O3逐渐转化为α-Al2O3。在涂层的氧化膜结合强度方面,其强度级别均大于HF3,该等级的氧化膜对涂层具有良好的保护性。在循环氧化过程中,循环次数相同时,氧化温度越高,氧化膜剥落越严重,而在氧化温度相同时,循环次数越多,氧化膜厚度略厚,剥落越多。涂层的氧化膜成分主要为Al2O3。对于氧化膜和涂层的结合力,其结合强度最差的氧化膜级别为HF3,该等级氧化膜对涂层具有良好的保护性。
【关键词】：高温合金 NiCrAlY涂层 电火花沉积 恒温氧化 循环氧化
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 高温防护涂层的概述11-13
• 1.2.1 渗铝涂层11-12
• 1.2.2 MCrAlY包覆涂层12-13
• 1.2.3 热障涂层13
• 1.3 电火花沉积技术13-17
• 1.3.1 电火花沉积原理及特点13-15
• 1.3.2 电火花沉积的应用15-16
• 1.3.3 电火花沉积研究现状16-17
• 1.4 NiCrAlY涂层抗高温氧化17
• 1.5 主要研究内容17-19
• 第2章 实验方案及实验方法19-26
• 2.1 实验流程19
• 2.2 实验材料19-20
• 2.3 实验设备20-21
• 2.3.1 电火花沉积设备20-21
• 2.3.2 其他设备21
• 2.4 NiCrAlY涂层的制备21-22
• 2.5 涂层的显微组织分析22
• 2.5.1 扫描电镜及能谱分析22
• 2.5.2 X射线衍射分析22
• 2.6 力学性能测试22-24
• 2.6.1 显微硬度22
• 2.6.2 结合力22-24
• 2.7 抗氧化性能24-25
• 2.7.1 恒温氧化性能24
• 2.7.2 循环氧化性能24-25
• 2.8 本章小结25-26
• 第3章 电火花沉积工艺优化26-46
• 3.1 引言26
• 3.2 工艺参数对涂层组织的影响26-30
• 3.3 工艺参数对涂层力学性能的研究30-34
• 3.3.1 工艺参数对涂层硬度的影响30-31
• 3.3.2 工艺参数对涂层结合强度的影响31-34
• 3.4 工艺参数对涂层抗氧化性能的影响34-44
• 3.4.1 NiCrAlY涂层恒温氧化动力学规律34-36
• 3.4.2 NiCrAlY涂层恒温氧化表面形貌36-39
• 3.4.3 NiCrAlY涂层恒温氧化截面形貌39-43
• 3.4.4 NiCrAlY涂层和氧化膜结合力43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 NiCrAlY涂层的抗氧化性能研究46-69
• 4.1 引言46
• 4.2 NiCrAlY涂层恒温抗氧化性能研究46-59
• 4.2.1 NiCrAlY涂层恒温氧化动力学曲线46-49
• 4.2.2 恒温氧化显微组织49-56
• 4.2.3 NiCrAlY涂层和氧化膜结合力56-59
• 4.3 NiCrAlY涂层循环氧化性能59-67
• 4.3.1 NiCrAlY涂层循环氧化动力学曲线59-60
• 4.3.2 循环氧化显微形貌60-65
• 4.3.3 NiCrAlY涂层和氧化膜结合力65-67
• 4.4 本章小结67-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文74-75
• 致谢75

【参考文献】

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1 孙凯伟;于华;吴公一;张占领;张萌;朱志伟;;TA2表面电火花沉积NiCr涂层的界面行为[J];焊接技术;2015年04期

2 魏红梅;初未s，

本文编号：1066178