TC11钛合金表面ZrO 2 /（Al 2 O 3 -Y 2 O 3 ）溶胶凝胶涂层的制备及其性能研究
发布时间：2021-11-03 04:02
TC11钛合金具有比强度高、中温性能好、耐腐蚀性强等优点,被广泛应用于如航空发动机压气机轮盘、叶片等航空航天领域。但随着发动机推重比的提升,压气机工作温度逐渐高于TC11合金的耐热温度（500℃）,此时TC11合金将极易产生氧化与高温氧脆等问题,进而大幅降低发动机叶片的使用寿命。为了解决该问题,本文通过溶胶-凝胶技术在TC11合金表面制备了铝化物涂层,并系统研究了涂层提高基体高温抗氧化性能的作用机制。本文首先采用溶胶-凝胶旋涂技术成功地在TC11合金表面制备了ZrO2/（Al2O3-Y2O3）涂层,涂层表面均匀致密,厚度约10μm。700℃恒温氧化动力学曲线拟合计算表明:涂层样品的氧化速率为0.02695 mg·cm-2·h-1,降低了TC11合金基体的氧化速率(0.292 mg·cm-2·h-1)达90%以上。XRD与EDS检测结果表明基体试样与涂层试样的氧化层主要成分均为Al2...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属高温氧化过程
图 1. 2 溶胶-凝胶涂层的制备流程由图 1.2 可知，溶胶-凝胶法制备涂层包括了溶胶的形成、凝胶化以及镀膜三个过程中在溶胶形成过程中，首先发生前驱体的水解反应，其反应式如 1-7[73]所示。(MOR)nxH2O M(OH)n(OR)n xxROH （1-7）中，(MOR)n 为金属醇盐，n 为金属元素 M 的化合价。当水解反应完成后，水解产物将还将发生失水缩聚与失醇缩聚，其表达式分别如 9[73]所示。M OH H O M M O M H2O （1-8）M OH R O M M O M ROH （1-9）溶胶在陈化过程中，随着溶剂的蒸发，溶胶粒子产生 ostward 熟化效应，粘度提升，形成溶胶网络结构。湿凝胶的涂覆是溶胶-凝胶涂层制备过程中非常重要的环节，其涂覆效果会直接决定热处理后涂层的质量。目前常用的涂覆手段主要有浸渍提拉法[74]、旋转涂覆法[75]、雾涂法[76]、电沉积法[77]等。) 浸渍提拉法
图 1. 3 浸渍提拉法示意图法法涂膜的示意图如图 1.4 所示，将试样固定在匀胶机上并向其时表面产生的离心力将溶胶均匀涂覆在试样表面，涂覆完毕后将即可形成凝胶薄膜。旋转涂覆法单次涂覆的涂层厚度较薄，且厚胶粘度的影响，但涂膜质量一般较高。图 1. 4 旋转涂覆法示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]划痕法结合强度临界载荷值的影响因素分析[J]. 杜军,王红美,王鑫. 表面技术. 2015(09)
[2]溶胶-凝胶法制备Al2O3/Y2O3涂层及其对γ-TiAl合金高温氧化行为的影响[J]. 白树朋,冯绪志,陈萌,张凤军,张学军. 沈阳化工大学学报. 2015(03)
[3]金属表面溶胶-凝胶防腐蚀涂层的研究进展[J]. 聂志云,刘继华,张有为,周涛,答建成,杨涛. 表面技术. 2015(06)
[4]溶胶凝胶旋涂法制备不锈钢Al2O3-CeO2-Y2O3复合涂层[J]. 王强,张建旗,史鹏忠,游福仁,李文文. 内蒙古科技大学学报. 2014(03)
[5]钛合金氧化行为研究进展[J]. 李旭升,辛社伟,毛小南,李倩,葛鹏,周伟. 钛工业进展. 2014(03)
[6]MCrAlY材料成分改性研究进展[J]. 王皓,王全胜. 表面技术. 2014(03)
[7]TC4钛合金表面磁控溅射TiAlN涂层的组织与性能[J]. 潘晓龙,刘啸锋,王少鹏. 钛工业进展. 2013(05)
[8]TC4合金表面扩散型热浸铝层的组织结构分析[J]. 傅宇东,孙维鑫,高菲,高翔. 金属热处理. 2013(02)
[9]钛合金的高温抗氧化性及其影响因素分析[J]. 黄定辉,洪权,卢亚锋,郭萍,戚运莲. 钛工业进展. 2012(03)
[10]微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响[J]. 解念锁,武立志. 铸造技术. 2012(04)
硕士论文
[1]溶胶—凝胶法制备Al2O3高温防护涂层及其性能研究[D]. 任小敏.南京理工大学 2013
[2]钛表面热浸铝工艺及反应产物组织与性能的研究[D]. 傅月林.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3473007
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属高温氧化过程
图 1. 2 溶胶-凝胶涂层的制备流程由图 1.2 可知，溶胶-凝胶法制备涂层包括了溶胶的形成、凝胶化以及镀膜三个过程中在溶胶形成过程中，首先发生前驱体的水解反应，其反应式如 1-7[73]所示。(MOR)nxH2O M(OH)n(OR)n xxROH （1-7）中，(MOR)n 为金属醇盐，n 为金属元素 M 的化合价。当水解反应完成后，水解产物将还将发生失水缩聚与失醇缩聚，其表达式分别如 9[73]所示。M OH H O M M O M H2O （1-8）M OH R O M M O M ROH （1-9）溶胶在陈化过程中，随着溶剂的蒸发，溶胶粒子产生 ostward 熟化效应，粘度提升，形成溶胶网络结构。湿凝胶的涂覆是溶胶-凝胶涂层制备过程中非常重要的环节，其涂覆效果会直接决定热处理后涂层的质量。目前常用的涂覆手段主要有浸渍提拉法[74]、旋转涂覆法[75]、雾涂法[76]、电沉积法[77]等。) 浸渍提拉法
图 1. 3 浸渍提拉法示意图法法涂膜的示意图如图 1.4 所示，将试样固定在匀胶机上并向其时表面产生的离心力将溶胶均匀涂覆在试样表面，涂覆完毕后将即可形成凝胶薄膜。旋转涂覆法单次涂覆的涂层厚度较薄，且厚胶粘度的影响，但涂膜质量一般较高。图 1. 4 旋转涂覆法示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]划痕法结合强度临界载荷值的影响因素分析[J]. 杜军,王红美,王鑫. 表面技术. 2015(09)
[2]溶胶-凝胶法制备Al2O3/Y2O3涂层及其对γ-TiAl合金高温氧化行为的影响[J]. 白树朋,冯绪志,陈萌,张凤军,张学军. 沈阳化工大学学报. 2015(03)
[3]金属表面溶胶-凝胶防腐蚀涂层的研究进展[J]. 聂志云,刘继华,张有为,周涛,答建成,杨涛. 表面技术. 2015(06)
[4]溶胶凝胶旋涂法制备不锈钢Al2O3-CeO2-Y2O3复合涂层[J]. 王强,张建旗,史鹏忠,游福仁,李文文. 内蒙古科技大学学报. 2014(03)
[5]钛合金氧化行为研究进展[J]. 李旭升,辛社伟,毛小南,李倩,葛鹏,周伟. 钛工业进展. 2014(03)
[6]MCrAlY材料成分改性研究进展[J]. 王皓,王全胜. 表面技术. 2014(03)
[7]TC4钛合金表面磁控溅射TiAlN涂层的组织与性能[J]. 潘晓龙,刘啸锋,王少鹏. 钛工业进展. 2013(05)
[8]TC4合金表面扩散型热浸铝层的组织结构分析[J]. 傅宇东,孙维鑫,高菲,高翔. 金属热处理. 2013(02)
[9]钛合金的高温抗氧化性及其影响因素分析[J]. 黄定辉,洪权,卢亚锋,郭萍,戚运莲. 钛工业进展. 2012(03)
[10]微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响[J]. 解念锁,武立志. 铸造技术. 2012(04)
硕士论文
[1]溶胶—凝胶法制备Al2O3高温防护涂层及其性能研究[D]. 任小敏.南京理工大学 2013
[2]钛表面热浸铝工艺及反应产物组织与性能的研究[D]. 傅月林.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3473007
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