TiAl基合金表面NiCoCrAlY（Ta，Mo）涂层的组织与抗氧化行为

发布时间：2020-12-22 17:36

　　TiAl合金具有密度低、比强度高、弹性模量高等特点,成为航空航天领域极具应用前景的轻质结构材料,但是TiAl合金在800oC以上抗氧化性能不足的缺点限制了其作为发动机热端部件的应用。整体合金化和表面涂层技术是改善合金抗氧化性能的两种主要方法,在实际应用中往往是将两种技术相结合。MCrAlY涂层是应用最广泛的高温抗氧化涂层体系,然而MCrAlY涂层和TiAl基体在氧化过程中会发生严重的互扩散,导致界面处脆性互扩散层的形成,使涂层发生化学失效和剥落失效。基于以上问题,本文将整体合金化和表面涂层技术相结合,系统地研究了合金元素和制备工艺对TiAl合金及其表面NiCoCrAlY涂层的显微组织、力学性能、抗热震性能和高温抗氧化性能的影响,深入地分析了涂层-合金体系的失效机理,得出以下研究结果:合金元素V、B和Y对Ti-44Al-6Nb-1Cr合金在900oC下的氧化行为有很大影响。2 at.%V的添加促进了挥发性V₂O₅的生成,加快了氧和金属离子的反应速率,使氧化膜中形成了大量TiO₂和Al₂O_3<... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：150 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景与目的
    1.2 TiAl基合金的研究现状
        1.2.1 TiAl基合金的发展
        1.2.2 TiAl合金的应用及存在问题
    1.3 TiAl合金的高温氧化
        1.3.1 TiAl合金的氧化机理
        1.3.2 影响TiAl合金抗氧化性的因素
    1.4 TiAl合金高温氧化防护的研究现状
        1.4.1 合金化
        1.4.2 涂层防护
    1.5 MCrAlY涂层的制备技术
    1.6 MCrAlY涂层的退化
        1.6.1 MCrAlY涂层的氧化
        1.6.2 MCrAlY涂层与基体的互扩散
        1.6.3 扩散障的发展
    1.7 本文的主要研究内容
第2章 试验材料及方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 基体材料
        2.1.2 涂层材料
    2.2 涂层制备
        2.2.1 等离子喷涂
        2.2.2 激光熔敷
    2.3 涂层组织及性能测试
        2.3.1 显微组织及相分析
        2.3.2 纳米压痕试验
        2.3.3 室温拉伸试验
        2.3.4 显微硬度试验
        2.3.5 高温氧化试验
        2.3.6 热震试验
第3章 TiAl基合金的高温氧化行为
    3.1 引言
    3.2 铸态TiAl基合金的显微组织
    3.3 高温氧化动力学
        3.3.1 氧化动力学曲线
        3.3.2 氧化速率方程
    3.4 氧化膜的组成与形貌
        3.4.1 氧化膜的相组成
        3.4.2 氧化膜的形貌
    3.5 V、B和 Y元素对氧化行为的影响机理
        3.5.1 氧化热力学分析
        3.5.2 V、B和 Y元素对氧化行为的影响
    3.6 本章小结
第4章 NiCoCrAlY涂层对TiAl基合金组织和性能的影响
    4.1 引言
    4.2 等离子喷涂NiCoCrAlY涂层的组织分析
        4.2.1 等离子喷涂NiCoCrAlY涂层的形貌
        4.2.2 等离子喷涂NiCoCrAlY涂层的相组成
    4.3 NiCoCrAlY/TiAl体系的氧化行为
        4.3.1 氧化动力学曲线
        4.3.2 氧化膜的组成和形貌
    4.4 NiCoCrAlY/TiAl体系的互扩散行为
        4.4.1 基体-涂层界面的组织分析
        4.4.2 扩散动力学
    4.5 本章小结
第5章 Ta和 Mo元素对NiCoCrAlY涂层组织与性能的影响
    5.1 引言
    5.2 Ta和 Mo对 NiCoCrAlY涂层组织的影响
        5.2.1 涂层的形貌
        5.2.2 涂层的相组成
    5.3 涂层的显微硬度
    5.4 Ta和 Mo对 NiCoCrAlY涂层性能的影响
        5.4.1 涂层的结合强度
        5.4.2 涂层的高温抗氧化性能
        5.4.3 涂层的抗热震性能
    5.5 本章小结
2O₃增韧NiCoCrAlY激光熔敷涂层的组织与性能">第6章 Sm₂O₃增韧NiCoCrAlY激光熔敷涂层的组织与性能
    6.1 引言
    6.2 激光熔敷NiCoCrAlY涂层的组织分析
        6.2.1 激光熔敷NiCoCrAlY涂层的形貌
        6.2.2 激光熔敷NiCoCrAlY涂层的相组成
2O₃涂层的组织分析">    6.3 激光熔敷NiCoCrAlY-xSm₂O₃涂层的组织分析
2O₃涂层的形貌">        6.3.1 激光熔敷NiCoCrAlY-xSm₂O₃涂层的形貌
2O₃涂层的相组成">        6.3.2 激光熔敷NiCoCrAlY-xSm₂O₃涂层的相组成
2O₃）涂层的抗氧化性能">    6.4 激光熔敷NiCoCrAlY（xSm₂O₃）涂层的抗氧化性能
        6.4.1 氧化动力学
        6.4.2 氧化膜的相组成
        6.4.3 氧化膜的形貌
        6.4.4 涂层氧化后的截面形貌
    6.5 本章小结
结论
本文主要创新点
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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[9]Mo-Si-B三元硅化物高温抗氧化性能研究[D]. 王方.上海交通大学 2008
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硕士论文
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本文编号：2932145