激光冲击作用下CoNiCrAlY粘结层高温氧化和热腐蚀行为研究
发布时间：2021-10-17 14:21
涡轮发动机在航空航天领域发展迅速,涡轮发动机热端部件的高温氧化和热腐蚀的防护较为重要。热障涂层（TBCs）能够提高热端部件抗高温氧化和耐腐蚀性能,而表面强化技术能够使粘结层表面晶粒细化,促进Al、Cr等元素选择性氧化,快速生成致密的氧化膜,从而进一步提高了热障涂层的抗氧化和耐腐蚀性能。本文以GH4169高温合金为基底,采用大气等离子喷涂（APS）制备CoNiCrAlY粘结层,利用激光冲击表面改性技术对CoNiCrAlY粘结层进行表面改性处理。分析了激光冲击后粘结层的微观组织和力学性能变化,研究了激光冲击强化前后粘结层的抗高温氧化及热腐蚀行为,并分析了激光冲击对粘结层抗高温氧化和耐热腐蚀性能的影响规律。主要的研究如下:（1）通过激光冲击强化技术对等离子喷涂CoNiCrAlY粘结层进行表面改性。对其激光冲击参数进行优化,选取最优激光能量为15 J,其表面凹坑比较明显,且内部光滑,没有出现凹痕等缺陷。（2）利用激光冲击强化技术对等离子喷涂CoNiCrAlY粘结层微观组织和力学性能进行了有效调控。等离子喷涂CoNiCrAlY粘结层存在大量的未熔融和半熔融态颗粒,呈现典型的堆叠层状结构。激光冲击...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热障涂层结构示意图
的失效主要有两种方式，一种为高温氧化rAlY 的粘结层各有各的优点和缺点。Co的抗热腐蚀性能较好，并且粘结层中 Cr 650℃~900℃范围内的抗高温氧化性能石相，影响热障涂层的高温服役寿命[34,3高，Ni 较 Co 较难形成类尖晶石相混合物层的抗热腐蚀性能较差一般应用于热腐有优良的抗高温氧化和热腐蚀性能，但而造成粘结层中的抗高温氧化性能优于合了 CoCrAlY 和 NiCrAlY 两种粘结层的，但是由于粘结层中 Co 的含量较高，造能[39, 41]。
图 1.3 等离子喷涂原理示意图Fig.1.3 Diagrammatic stetch of Plasma Spray2）电子束辅助物理气相沉积（EB-PVD）子束辅助物理气相沉积是在真空环境下，利用高温环境下金属灯丝的电子束轰击放在水坩埚中的金属表面，在轰击过程中，产生较快速升温直至气化，在磁场的作用下沉积到基体的表面上。电子束沉积制备的热障涂层与等离子喷涂制备的热障涂层相比，具有一 EB-PVD 制备的涂层比较致密且内部为柱状结构，涂层与基体界面应变，热循环寿命大约为等离子喷涂制备的 8 倍，涂层的抗高温氧显著提高，且涂层与基体主要以冶金结合为主，大幅度增加结合B-PVD 仍然存在一定的缺陷，如沉积速率较低、涂层厚度不易控琐、设备较为昂贵、沉积工件尺寸受限等，仍需要进一步研究和
【参考文献】：
期刊论文
[1]等离子喷涂CeO2/ZrO2-Y2O3纳米陶瓷涂层的热震性能的研究[J]. 李任伟,宫文彪. 陶瓷学报. 2016(05)
[2]激光冲击7050铝合金薄板试样形成残余应力洞的机制[J]. 曹宇鹏,周东呈,冯爱新,花国然,蒋苏州. 中国激光. 2016(11)
[3]激光冲击强化对铜表面质量影响的实验研究[J]. 冯亚云,叶云霞,连祖焻,宣婷. 激光与光电子学进展. 2015(10)
[4]激光冲击强化“残余应力洞”的形成机制[J]. 王学德,聂祥樊,臧顺来,何卫峰,李启鹏. 强激光与粒子束. 2014(11)
[5]粉末性质对同轴送粉激光熔覆中粉末流场的影响规律[J]. 刘昊,虞钢,何秀丽,李少霞. 中国激光. 2013(05)
[6]真空预氧化对冷喷涂CoNiCrAlY涂层组织及热腐蚀性能的影响[J]. 张林伟,王鲁,王全胜,宁先进. 材料工程. 2013(04)
[7]超音速微粒轰击对热障涂层高温氧化行为的影响(英文)[J]. 韩玉君,叶福兴,丁坤英,王志平,陆冠雄. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(07)
[8]电子束物理气相沉积YSZ热障涂层研究[J]. 于海涛,宋希文,牟仁德,何利民,谢敏,周芬,安胜利. 稀土. 2011(03)
[9]激光冲击材料表面“残余应力洞”形成规律与分析[J]. 姜银方,来彦玲,张磊,唐振州,李志飞. 中国激光. 2010(08)
[10]Microstructure and Oxidation Behaviors of Nano-particles Strengthened NiCoCrAlY Cladded Coatings on Superalloys[J]. WANG Hongyu1, 2, ZUO Dunwen1, *, CHEN Xinfeng1, YU Shouxin1, and GU Yuanzhi1 1 Jiangsu Provincial Key Laboratory of Precision and Micro-manufacturing Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China 2 School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2010(03)
博士论文
[1]界面氧化对等离子喷涂热障涂层失效行为的影响研究[D]. 杜仲.北京理工大学 2015
[2]强流脉冲电子束作用下热障涂层热生长氧化物生长行为与应力状态[D]. 蔡杰.江苏大学 2015
[3]热喷涂热障涂层的界面化合物组成控制及其高温失效机理研究[D]. 韩玉君.天津大学 2013
[4]等离子喷涂三元纳米ZrO2-Y2O3/CeO2热障涂层的组织与性能研究[D]. 宫文彪.吉林大学 2007
硕士论文
[1]激光冲击对TC11钛合金力学性能与热腐蚀性能影响研究[D]. 叶召.江苏大学 2017
[2]GH2036合金激光冲击晶粒细化及耐腐蚀性能优化研究[D]. 徐士东.江苏大学 2016
[3]热障涂层高温氧化行为和残余应力的测定[D]. 郝杰.天津大学 2012
[4]CoNiCrAlY（Re）合金的抗高温热腐蚀性能的研究[D]. 陈林聪.清华大学 2011
[5]激光冲击Fe-Ni合金残余应力场的数值模拟[D]. 武敬伟.江苏大学 2007
[6]热循环下热障涂层残余应力及稳定性的研究[D]. 高西亚.西北工业大学 2007
本文编号：3441910
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热障涂层结构示意图
的失效主要有两种方式，一种为高温氧化rAlY 的粘结层各有各的优点和缺点。Co的抗热腐蚀性能较好，并且粘结层中 Cr 650℃~900℃范围内的抗高温氧化性能石相，影响热障涂层的高温服役寿命[34,3高，Ni 较 Co 较难形成类尖晶石相混合物层的抗热腐蚀性能较差一般应用于热腐有优良的抗高温氧化和热腐蚀性能，但而造成粘结层中的抗高温氧化性能优于合了 CoCrAlY 和 NiCrAlY 两种粘结层的，但是由于粘结层中 Co 的含量较高，造能[39, 41]。
图 1.3 等离子喷涂原理示意图Fig.1.3 Diagrammatic stetch of Plasma Spray2）电子束辅助物理气相沉积（EB-PVD）子束辅助物理气相沉积是在真空环境下，利用高温环境下金属灯丝的电子束轰击放在水坩埚中的金属表面，在轰击过程中，产生较快速升温直至气化，在磁场的作用下沉积到基体的表面上。电子束沉积制备的热障涂层与等离子喷涂制备的热障涂层相比，具有一 EB-PVD 制备的涂层比较致密且内部为柱状结构，涂层与基体界面应变，热循环寿命大约为等离子喷涂制备的 8 倍，涂层的抗高温氧显著提高，且涂层与基体主要以冶金结合为主，大幅度增加结合B-PVD 仍然存在一定的缺陷，如沉积速率较低、涂层厚度不易控琐、设备较为昂贵、沉积工件尺寸受限等，仍需要进一步研究和
【参考文献】：
期刊论文
[1]等离子喷涂CeO2/ZrO2-Y2O3纳米陶瓷涂层的热震性能的研究[J]. 李任伟,宫文彪. 陶瓷学报. 2016(05)
[2]激光冲击7050铝合金薄板试样形成残余应力洞的机制[J]. 曹宇鹏,周东呈,冯爱新,花国然,蒋苏州. 中国激光. 2016(11)
[3]激光冲击强化对铜表面质量影响的实验研究[J]. 冯亚云,叶云霞,连祖焻,宣婷. 激光与光电子学进展. 2015(10)
[4]激光冲击强化“残余应力洞”的形成机制[J]. 王学德,聂祥樊,臧顺来,何卫峰,李启鹏. 强激光与粒子束. 2014(11)
[5]粉末性质对同轴送粉激光熔覆中粉末流场的影响规律[J]. 刘昊,虞钢,何秀丽,李少霞. 中国激光. 2013(05)
[6]真空预氧化对冷喷涂CoNiCrAlY涂层组织及热腐蚀性能的影响[J]. 张林伟,王鲁,王全胜,宁先进. 材料工程. 2013(04)
[7]超音速微粒轰击对热障涂层高温氧化行为的影响(英文)[J]. 韩玉君,叶福兴,丁坤英,王志平,陆冠雄. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(07)
[8]电子束物理气相沉积YSZ热障涂层研究[J]. 于海涛,宋希文,牟仁德,何利民,谢敏,周芬,安胜利. 稀土. 2011(03)
[9]激光冲击材料表面“残余应力洞”形成规律与分析[J]. 姜银方,来彦玲,张磊,唐振州,李志飞. 中国激光. 2010(08)
[10]Microstructure and Oxidation Behaviors of Nano-particles Strengthened NiCoCrAlY Cladded Coatings on Superalloys[J]. WANG Hongyu1, 2, ZUO Dunwen1, *, CHEN Xinfeng1, YU Shouxin1, and GU Yuanzhi1 1 Jiangsu Provincial Key Laboratory of Precision and Micro-manufacturing Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China 2 School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2010(03)
博士论文
[1]界面氧化对等离子喷涂热障涂层失效行为的影响研究[D]. 杜仲.北京理工大学 2015
[2]强流脉冲电子束作用下热障涂层热生长氧化物生长行为与应力状态[D]. 蔡杰.江苏大学 2015
[3]热喷涂热障涂层的界面化合物组成控制及其高温失效机理研究[D]. 韩玉君.天津大学 2013
[4]等离子喷涂三元纳米ZrO2-Y2O3/CeO2热障涂层的组织与性能研究[D]. 宫文彪.吉林大学 2007
硕士论文
[1]激光冲击对TC11钛合金力学性能与热腐蚀性能影响研究[D]. 叶召.江苏大学 2017
[2]GH2036合金激光冲击晶粒细化及耐腐蚀性能优化研究[D]. 徐士东.江苏大学 2016
[3]热障涂层高温氧化行为和残余应力的测定[D]. 郝杰.天津大学 2012
[4]CoNiCrAlY（Re）合金的抗高温热腐蚀性能的研究[D]. 陈林聪.清华大学 2011
[5]激光冲击Fe-Ni合金残余应力场的数值模拟[D]. 武敬伟.江苏大学 2007
[6]热循环下热障涂层残余应力及稳定性的研究[D]. 高西亚.西北工业大学 2007
本文编号：3441910
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