CVD法制备钇改性铝化物涂层工艺及性能研究

发布时间：2017-04-13 19:01

  本文关键词：CVD法制备钇改性铝化物涂层工艺及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：空心气冷叶片可以有效提升航空涡轮发动机的工作温度,但是叶片内腔发生的高温氧化和热腐蚀是限制航空发动机使用寿命的主要因素。使用化学气相沉积(CVD)法在空心叶片内腔表面涂覆铝化物涂层可以有效提升其使用寿命。相对于单一铝化物涂层,改性铝化物涂层拥有更强的抗高温氧化以及抗热腐蚀能力,因此其制备工艺是目前研究的重点。本课题通过对反应过程中热力学以及动力学过程进行分析计算,研究了CVD法钇改性铝化物涂层的共沉积工艺,并通过试验对工艺的设计进行验证。最终的试验结果表明,使用950℃的反应温度、400mbar的反应压强以及摩尔比为8:2的铝钇渗剂配比可以成功的在Inconel 718镍基高温合金表面制备稀土钇改性铝化物涂层。随后本文采用多种检测手段对涂层的组织成分以及钇的作用进行了分析和研究,结果表明:钇可以促进铝和镍的扩散,提升涂层中铝的含量,并降低涂层的显微硬度。随着反应时间的延长,涂层中铝和钇的含量会有所提升,涂层的组织结构则由单一β-Ni Al相向β-Ni Al和Ni5Al3的混合相转变。本课题同时还进行了1100℃下60小时的高温氧化试验,结果表明相对于单一铝化物涂层,钇改性铝化物涂层的抗高温氧化能力有着明显的提高。涂层的抗高温氧化性能随着钇含量的增加而提升。
【关键词】：稀土 钇改性铝化物涂层 CVD 制备工艺 镍基高温合金
【学位授予单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 高温防护涂层的发展11-15
• 1.2.1 铝化物及改性铝化物涂层12-14
• 1.2.2 热障涂层14-15
• 1.3 铝化物涂层的制备工艺15-16
• 1.4 改性铝化物涂层的研究现状16-17
• 1.5 研究背景及意义17-19
• 1.6 主要工作19-20
• 第二章 钇改性铝化物涂层CVD法制备工艺及设备研究20-31
• 2.1 试验用基体材料20-21
• 2.2 CVD法制备改性铝化物涂层设备21-22
• 2.3 CVD法制备铝钇涂层工艺研究22-30
• 2.3.1 铝钇涂层制备原理22
• 2.3.2 铝钇涂层制备材料研究22-23
• 2.3.3 铝钇涂层制备工艺流程23-24
• 2.3.4 铝钇涂层制备工艺参数研究24-29
• 2.3.5 试验结果29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 钇改性铝化物涂层成分及组织结构研究31-51
• 3.1 试验材料及实验设备31-33
• 3.1.1 检测设备及检测手段31
• 3.1.2 金相试验31
• 3.1.3 SEM及EDS试验31-32
• 3.1.4 XRD试验32
• 3.1.5 硬度测量试验32-33
• 3.2 试验结果33-45
• 3.2.1 单一铝化物涂层组织与结构成分33-36
• 3.2.2 铝钇涂层组织与结构成分36-44
• 3.2.3 铝钇涂层的硬度变化44-45
• 3.3 分析与讨论45-50
• 3.3.1 铝钇涂层中钇的扩散机理分析45-46
• 3.3.2 钇对涂层中铝和镍的浓度影响机理46-47
• 3.3.3 涂层生长机制探讨47-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 钇改性铝化物涂层抗高温氧化性能研究51-56
• 4.1 试验材料设备及试验方法51-52
• 4.1.1 试验材料及设备51
• 4.1.2 试验方法51-52
• 4.2 试验结果及分析52-55
• 4.2.1 高温氧化试验结果52-53
• 4.2.2 钇对提高镍基合金抗高温氧化性能的作用机理分析53-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 结论56-58
• 5.1 全文主要成果和结论56-57
• 5.2 本论文的主要创新点57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 附录：攻读硕士学位期间的主要工作及发表的文章63

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本文编号：304235