激光熔覆Al 2 O 3 /CoNiCrAlY涂层微结构特征与抗氧化性能的研究

发布时间：2021-01-24 11:47

　　随着航空技术的发展,航空燃气涡轮发动机的流量比、推重比、涡轮进口温度进一步提高,导致现有的高温合金难以满足要求。因此,除了开发新型高温合金,采用由YSZ陶瓷顶层和MCrAlY粘结层构成的热障涂层是目前大幅度提高航空燃气涡轮发动机工作温度切实可行的方法。一般而言,MCrAlY（M=Co,Ni或Co+Ni）涂层可降低YSZ陶瓷顶层与高温合金基材之间热胀系数不匹配,且可以进一步提高基材的抗高温氧化性能。因此,MCrAlY涂层的抗高温氧化能力被认为是热障涂层的寿命控制因素,研究其高温失效机理以及进一步提高其抗高温氧化性能,近年来引起了研究者的广泛关注。基于此,本文采用激光熔覆技术在K438合金表面分别制取CoNiCrAlY涂层和Al₂O₃/CoNiCrAlY两种涂层。研究了激光工艺参数、Al₂O₃含量对CoNiCrAlY涂层显微组织的影响与高温性能的影响,得到了如下结果。（1）在K438合金上采用合适的激光工艺参数,可获得无空洞及裂纹,表面质量良好的CoNiCrAlY涂层。当激光功率过小时,涂层粉末因能量不... 

【文章来源】：南昌航空大学江西省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 高温合金概述
        1.2.1 镍基高温合金的发展
        1.2.2 合金元素在镍基高温合金的作用
        1.2.3 镍基高温合金中相组成
    1.3 高温防护涂层概述
        1.3.1 铝化物涂层
        1.3.2 改性铝化物涂层
        1.3.3 包覆性涂层
        1.3.4 热障涂层
    1.4 MCrAlY涂层制备技术及提高其抗氧化性能方法
        1.4.1 MCrAlY制备技术及其优缺点
        1.4.2 MCrAlY涂层元素作用
        1.4.3 提高MCrAlY涂层抗高温氧化性能的研究方法
    1.5 本文研究目的和内容
第二章 自动送粉激光熔覆的工艺研究
    2.1 引言
    2.2 实验材料、设备与方法
        2.2.1 实验材料与设备
        2.2.2 激光器设备
        2.2.3 实验方法
    2.3 实验结果与分析
        2.3.1 激光功率对CoNiCrAlY涂层宏观尺寸的影响
        2.3.2 激光扫描速度对CoNiCrAlY涂层宏观尺寸的影响
        2.3.3 能量密度对CoNiCrAlY涂层宏观尺寸的影响
    2.4
2O₃对CoNiCrAlY涂层宏观尺寸的影响">        2.4.1 Al₂O₃对CoNiCrAlY涂层宏观尺寸的影响
2O₃对CoNiCrAlY涂层稀释率的影响">        2.4.2 Al₂O₃对CoNiCrAlY涂层稀释率的影响
    2.5 本章小结
2O₃/CoNiCrAlY涂层显微结构特征研究">第三章 Al₂O₃/CoNiCrAlY涂层显微结构特征研究
    3.1 引言
    3.2 实验材料与方法
    3.3 实验结果
2O₃颗粒的涂层显微特征分析">        3.3.1 激光熔覆未添加Al₂O₃颗粒的涂层显微特征分析
2O₃颗粒增强CoNiCrAlY熔覆层显微特征">        3.3.2 Al₂O₃颗粒增强CoNiCrAlY熔覆层显微特征
    3.4 分析与讨论
        3.4.1 涂层显微组织形成机理
2O₃在涂层中作用机理">        3.4.2 Al₂O₃在涂层中作用机理
    3.5 本章小节
第四章 激光熔覆CoNiCrAlY涂层抗氧化性能研究
    4.1 前言
    4.2 实验材料与方法
    4.3 实验结果
        4.3.1 高温合金K438抗氧化性能研究
        4.3.2 CoNiCrAlY涂层抗氧化性能研究
    4.4 分析与讨论
        4.4.1 K438合金氧化机理
        4.4.2 CoNiCrAlY涂层氧化机理
        4.4.3 抗氧化性比较
    4.5 本章小结
2O₃/CoNiCrAlY涂层抗氧性能研究">第五章 激光熔覆Al₂O₃/CoNiCrAlY涂层抗氧性能研究
    5.1 前言
    5.2 实验材料与方法
    5.3 实验结果
2O₃/CoNiCrAlY涂层抗氧化性能的影响">        5.3.1 工艺对Al₂O₃/CoNiCrAlY涂层抗氧化性能的影响
2O₃含量对CoNiCrAlY涂层抗氧化性能影响">        5.3.2 Al₂O₃含量对CoNiCrAlY涂层抗氧化性能影响
    5.4 分析与讨论
2O₃的CoNiCrAlY涂层氧化机理">        5.4.1 未加Al₂O₃的CoNiCrAlY涂层氧化机理
2O₃的CoNiCrAlY涂层氧化机理">        5.4.2 添加Al₂O₃的CoNiCrAlY涂层氧化机理
        5.4.3 抗氧化性能比较
    5.5 本章小结
第六章 总结
参考文献
攻读硕士期间发表论文与申请专利
    一、发表论文
    二、申请专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]热障涂层材料及其制备技术的研究进展[J]. 张天佑,吴超,熊征,周圣丰.  激光与光电子学进展. 2014(03)
[2]真空预氧化对冷喷涂NiCoCrAlY涂层氧化行为的影响[J]. 张林伟,王鲁,王全胜,宁先进.  材料工程. 2014(01)
[3]激光熔覆MCrAlY涂层的研究现状[J]. 王东生,田宗军,沈理达,黄因慧.  机械工程材料. 2013(12)
[4]激光工艺参数对NiFeBSi合金熔覆层组织和性能的影响[J]. 柳吉华,王存山.  内蒙古农业大学学报(自然科学版). 2012(Z1)
[5]镍基高温合金材料的研究进展[J]. 王会阳,安云岐,李承宇,晁兵,倪雅,刘国彬,李萍.  材料导报. 2011(S2)
[6]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)
[7]高温合金在能源工业领域中的应用现状与发展[J]. 郭建亭.  金属学报. 2010(05)
[8]热障涂层皱曲现象的数值模拟研究[J]. 何伶荣,张坤,陈光南.  中国表面工程. 2010(02)
[9]石墨含量对镍基高温合金在900°C氧化行为的影响（英文）[J]. 薛茂权.  稀有金属材料与工程. 2009(07)
[10]激光熔覆技术与进展[J]. 李伟翔,张光钧.  上海工程技术大学学报. 2008(03)

硕士论文
[1]镍基单晶合金MCrAlY涂层防护性能研究[D]. 罗顺.中南大学 2009



本文编号：2997189