GH586镍基高温合金包埋渗涂层的抗高温氧化性能研究

发布时间：2020-03-04 17:29

【摘要】：镍基高温合金具有优良的高温力学性能,常用于制备航空发动机及汽轮机受热端零部件。在高温和腐蚀性介质中,合金往往会受到氧化和腐蚀。镍基高温合金主要是依靠合金中的Cr元素在表面形成氧化膜来保护基体,在氧化和腐蚀的过程中,Cr元素不断消耗以形成保护性氧化膜。通过添加Al和Cr等合金元素能够提高合金的使用温度,但是会对力学性能有消极影响。因此,通过在表面制备高温防护涂层能够在保证高温力学性能的前提下提高材料的使用性能。采用粉末包埋渗工艺,在高温合金GH586表面制备了两种涂层,第一种是采用一步包埋渗制备的Y-Cr-Al涂层;第二种是对已制备的Y-Cr-Al涂层的试样继续采用包埋渗铝的方法,制备得到了两步包埋渗涂层。随后将制备得到的两种涂层进行高温氧化实验,探讨了涂层的抗高温氧化性能。得到的具体研究结果如下:(1)一步包埋渗实验表明,通过调节包埋渗剂中的Y2O3含量,能够制备得到不同组织和性能的Y-Cr-Al涂层。当包埋渗剂中Y2O3含量为0%时,涂层疏松多孔,厚度仅为10μm,硬度为598HV;当增加至1%时,涂层致密,厚度达到42μm,硬度为615HV;当增加至2%时,涂层也比较致密,厚度为44μm,同时含有大量的Cr富集析出物,硬度达到698HV;当增加至3%时,涂层也很致密,但涂层厚度明显下降,仅为24μm,且其中的Cr富集析出物更加密集,硬度也明显升高,达到928HV。(2)对几种Y-Cr-Al涂层在1000℃进行等温氧化实验,结果表明几种涂层均能明显提高合金的抗高温氧化性能。相比包埋渗剂不含Y2O3的涂层,包埋渗剂中加入Y2O3能够使得涂层抗高温氧化性能得以提高。当Y2O3含量为2%时,涂层具有最佳的抗高温氧化性能,氧化膜由细小致密的α-Al2O3组成,但Y2O3含量超过3%时,抗高温氧化性能略有下降,氧化膜由较粗大的α-Al2O3组成。(3)对已制备的Y-Cr-Al涂层的试样继续采用包埋渗铝的方法,制备得到了两步包埋渗涂层。两步包埋渗后合金的晶粒基本不变,依然为10-25μm;两步包埋渗制备的第二步渗Al、Y-Al和Y-La-Al涂层硬度分别为685HV、774HV和767HV,且涂层厚度均较高,分别达到285μm、200μm和190μm。(4)对三种两步包埋渗制备得到的涂层在1000℃进行等温氧化实验,结果表明两步包埋渗涂层具有更好的抗高温氧化性能。相比一步包埋渗涂层,两步包埋渗制备的第二步渗Al、Y-Al和Y-La-Al涂层氧化150h以后涂层增重分别为0.65mg/cm2、0.6mg/cm2和0.32mg/cm2,且涂层主要由防护性能较好的β-Ni Al相组成,表面的氧化膜均处于由θ-Al2O3向α-Al2O3转变的阶段。相比第二步包埋渗Al涂层,第二步渗Y-Al和Y-La-Al涂层具有更好的抗高温氧化性能。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG174.4

【参考文献】