MCrAlY型涂层合金成分对合金相变和高温氧化寿命的影响
[Abstract]:The MCrAlY coating (Ni or Co,Ni combination) is widely used in gas turbine system to reduce the oxidation of high temperature parts. The structure stability and life of the coating are very important. In this paper, the effect of Al,Re on phase transformation and oxidation life of Co,Ni based MCrAlY alloy was studied. The equilibrium microstructure of the alloy was calculated by using SSOL5 and TTNI8 thermodynamics databases and Thermo-Calc. The results show that the type and content of the alloy phase calculated by TTNI8 are in good agreement with the experimental results, but the results obtained by SSOL5 do not accord with the experimental results. The increase of 1 wt.% of Al will increase the volume fraction of 尾 phase by about 8%. The Cr-Re phase (伪 phase in Ni rich alloy or 蟽 phase in Co rich alloy) will be formed when the content of Al is higher than a certain critical value in the alloy containing Re. The isothermal oxidation experiments show that the oxidation product Al2O3 of the studied alloy is similar to the parabolic growth law. The changes of the composition and microstructure of the matrix under the oxide film were observed and compared with the results of DICTRA calculation. For the oxidized alloy phase, the calculated results of the composition distribution are in good agreement with the experimental results. By establishing the relationship between 尾 -phase dilution and oxidation time, the changes of alloy life caused by chemical component failure (Al dilution) during high temperature oxidation were further studied. The chemical life of the alloy mainly depends on the oxidation rate and the diffusion of Al. The addition of Re and Al to the alloy can increase the volume fraction of 尾 phase, decrease the oxidation rate and the diffusion of Al, thus improve the lifetime of the alloy. The effect of Re on the Co rich alloy is obviously greater than on the Ni rich alloy. This may be due to the difference in phase composition between the two alloys (纬, 尾 and 蟽 phases in Co rich alloys and 纬, 尾 and 伪 phases in Ni rich alloys). The oxidation experiments of two Co Ni Cr Al Re Y alloys with similar composition (one for commercial alloy powder smelting and one for self-made raw material smelting) show that, However, the commercial alloy formed only a layer of Cr-Re rich in the substrate under the oxide film, while the experimental alloy precipitated a 蟽 phase rich in Cr-Re in the poor Al region. DICTRA analysis showed that, The enrichment is caused by the reduction of Cr and Re chemical potential due to the dilution of Al. The enrichment forms are mainly derived from different alloy phases. The experimental alloys contain 纬, 尾 and 蟽 phases, while commercial alloys contain 纬, 尾, 蟽 and 伪 phases. The difference of phase composition and the tendency of Cr and Re at the interface to enrich and precipitate new phases are related to the purity of the alloy. The transition from 伪 phase to 蟽 phase is easier for alloys with lower purity. Therefore, Cr and Re accumulate continuously at the interface and lead to the precipitation of 蟽 phase particles, while the higher purity alloys form a layer rich in Cr-Re only in the poor Al region.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG174.4
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,本文编号:2390016
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