γ-TiAl合金表面Al 2 O 3 -Y 2 O 3 /Al-Y复合涂层的制备及抗高温氧化性能的研究
发布时间：2021-02-02 04:51
γ-TiAl合金是一种优质的高温结构材料,其相对密度不到镍基合金的50%,具有轻质、高比强度、耐摩擦磨损等突出优点,被广泛应用于航空航天等众多工业领域。但由于其抗高温氧化能力有限,使得γ-TiAl的使用范围受到了极大的制约。为克服这一问题,本课题设计在γ-TiAl合金表面制备Al2O3-Y2O3/Al-Y复合涂层以实现高温防护。本课题首先采用射频磁控溅射技术在γ-TiAl合金表面制备出Al-Y镀层,工艺参数为:溅射功率:200W,工作气压:4Pa,极间距:20mm,保温时间:3h。然后利用射频磁控反应溅射技术在Al-Y镀层表面制备Al2O3-Y2O3镀层,设计正交试验,分析各工艺参数（溅射功率、氧分压、极间距和保温时间）对涂层性能的影响。以涂层的溅射率和结合力为评价标准,运用极差法分析确定最佳工艺参数,最后进行退火工艺处理,制备出Al2O3-Y2O...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
γ-TiAl合金的空间结构
图 1.2 γ相钛铝合金的晶格γ-TiAl 相及其他少量的相组成，其主要特性见表能使位错变得稳定、堆垛层错降低，宏观上改善添加可以改善合金的组织性能[11]。正是由于γ-Ti温合金在应用上受限的不足，因此被认为是航空航来了福音。表 1.1 主要的γ-TiAl 合金及其特性主要成分/at% Ti-47Al-W-0.5Sr 铸造，抗蠕变Ti-47Al-Nb-Cr 铸造，室温塑7Al-1.5Nb-1Mn-1Cr-0.1Si-0.5B 铸造，锻造Ti-45Al-7.1Nb-1.0Cr-0.17O 铸造，强度高Ti-47Al-Nb-Cr-1Mo-0.1B 锻造，
图 1.3 燃气涡轮发动机进口温度的发展趋势金存在的问题间化合物在抗高温氧化性能方面比一般的钛合金具有优势，但密的 Al2O3膜，不能满足高温下的使用要求。一方面，高温氧iO2是金红石型结构，结构疏松，不具有保护作用；另一方面，松为氧渗透到基体提供通道。根据研究指出，在α-Ti 中氧含量量超过 1.5%时合金的力学性能会明显下降。虽然脆性区域合金存在导致表面应力集中，在受到很小的作用力下就使合金裂在空气中暴露 150h 后，塑性会出现明显的下降，拉伸试验室，值明显不能达到要求。研究指出，当裂纹不断向钛合金内部扩值，延伸率的变化数值与钛合金中富氧层的深度存在一定的比金的高温氧化行为分别形成了结构疏松的 TiO2层和 TiO2+Al2O3的混合物，合金
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金表面耐磨性能及抗氧化性能的研究现状[J]. 韩杰阁,陈蔚泽,张浩,黄安国. 电焊机. 2017(03)
[2]稀土元素在钢水中的作用机理及加入技术研究[J]. 赵成林. 鞍钢技术. 2017(01)
[3]等离子表面冶金技术的现状与发展[J]. 沈仙雨,陈浩,刘彬. 化工设计通讯. 2016(10)
[4]TiAl基合金高温抗氧化研究进展[J]. 汤守巧,曲寿江,冯艾寒,冯聪,崔扣彪,沈军. 稀有金属. 2017(01)
[5]航空发动机用先进高温钛合金材料技术研究与发展[J]. 蔡建明,弭光宝,高帆,黄浩,曹京霞,黄旭,曹春晓. 材料工程. 2016(08)
[6]双陶瓷层热障涂层3.5%Y2O3-La2(Zr0.7Ce0.3)2O7/YSZ研究[J]. 张晓峰,雷新更,宋希文,崔向中,张永和. 航空制造技术. 2016(12)
[7]微弧氧化制备氧化铝阻氚涂层的研究（英文）[J]. 冯军,但敏,金凡亚,陈美艳,沈丽如,童洪辉,张桂凯. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
[8]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)
[9]加弧辉光渗铝对TC4钛合金抗高温氧化性能的影响[J]. 戴景杰,朱季云,庄蕾,李守英. 电镀与涂饰. 2015(11)
[10]金属间化合物基层状复合材料Ti/Al3Ti制备技术及其研究进展[J]. 程玉洁,果春焕,周培俊,曹阳,侯红亮,王耀奇,姜风春. 中国材料进展. 2015(04)
硕士论文
[1]γ-TiAl合金表面Al-Y梯度涂层的高温氧化与热腐蚀性能研究[D]. 胡荣耀.南京航空航天大学 2017
[2]钛合金抗高温氧化涂层的制备及性能研究[D]. 杨文瀑.广东工业大学 2016
[3]γ-TiAl辉光等离子Cr-W共渗层的组织结构与性能研究[D]. 魏祥飞.南京航空航天大学 2013
[4]1Cr10Co3MoWVNbNB耐热钢表面CrN/ZrN涂层的制备与表征[D]. 王健楠.哈尔滨工程大学 2013
[5]合金元素Y及离子轰击对α-Al2O3涂层的影响[D]. 张云露.南京航空航天大学 2012
本文编号：3014085
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
γ-TiAl合金的空间结构
图 1.2 γ相钛铝合金的晶格γ-TiAl 相及其他少量的相组成，其主要特性见表能使位错变得稳定、堆垛层错降低，宏观上改善添加可以改善合金的组织性能[11]。正是由于γ-Ti温合金在应用上受限的不足，因此被认为是航空航来了福音。表 1.1 主要的γ-TiAl 合金及其特性主要成分/at% Ti-47Al-W-0.5Sr 铸造，抗蠕变Ti-47Al-Nb-Cr 铸造，室温塑7Al-1.5Nb-1Mn-1Cr-0.1Si-0.5B 铸造，锻造Ti-45Al-7.1Nb-1.0Cr-0.17O 铸造，强度高Ti-47Al-Nb-Cr-1Mo-0.1B 锻造，
图 1.3 燃气涡轮发动机进口温度的发展趋势金存在的问题间化合物在抗高温氧化性能方面比一般的钛合金具有优势，但密的 Al2O3膜，不能满足高温下的使用要求。一方面，高温氧iO2是金红石型结构，结构疏松，不具有保护作用；另一方面，松为氧渗透到基体提供通道。根据研究指出，在α-Ti 中氧含量量超过 1.5%时合金的力学性能会明显下降。虽然脆性区域合金存在导致表面应力集中，在受到很小的作用力下就使合金裂在空气中暴露 150h 后，塑性会出现明显的下降，拉伸试验室，值明显不能达到要求。研究指出，当裂纹不断向钛合金内部扩值，延伸率的变化数值与钛合金中富氧层的深度存在一定的比金的高温氧化行为分别形成了结构疏松的 TiO2层和 TiO2+Al2O3的混合物，合金
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金表面耐磨性能及抗氧化性能的研究现状[J]. 韩杰阁,陈蔚泽,张浩,黄安国. 电焊机. 2017(03)
[2]稀土元素在钢水中的作用机理及加入技术研究[J]. 赵成林. 鞍钢技术. 2017(01)
[3]等离子表面冶金技术的现状与发展[J]. 沈仙雨,陈浩,刘彬. 化工设计通讯. 2016(10)
[4]TiAl基合金高温抗氧化研究进展[J]. 汤守巧,曲寿江,冯艾寒,冯聪,崔扣彪,沈军. 稀有金属. 2017(01)
[5]航空发动机用先进高温钛合金材料技术研究与发展[J]. 蔡建明,弭光宝,高帆,黄浩,曹京霞,黄旭,曹春晓. 材料工程. 2016(08)
[6]双陶瓷层热障涂层3.5%Y2O3-La2(Zr0.7Ce0.3)2O7/YSZ研究[J]. 张晓峰,雷新更,宋希文,崔向中,张永和. 航空制造技术. 2016(12)
[7]微弧氧化制备氧化铝阻氚涂层的研究（英文）[J]. 冯军,但敏,金凡亚,陈美艳,沈丽如,童洪辉,张桂凯. 稀有金属材料与工程. 2016(02)
[8]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)
[9]加弧辉光渗铝对TC4钛合金抗高温氧化性能的影响[J]. 戴景杰,朱季云,庄蕾,李守英. 电镀与涂饰. 2015(11)
[10]金属间化合物基层状复合材料Ti/Al3Ti制备技术及其研究进展[J]. 程玉洁,果春焕,周培俊,曹阳,侯红亮,王耀奇,姜风春. 中国材料进展. 2015(04)
硕士论文
[1]γ-TiAl合金表面Al-Y梯度涂层的高温氧化与热腐蚀性能研究[D]. 胡荣耀.南京航空航天大学 2017
[2]钛合金抗高温氧化涂层的制备及性能研究[D]. 杨文瀑.广东工业大学 2016
[3]γ-TiAl辉光等离子Cr-W共渗层的组织结构与性能研究[D]. 魏祥飞.南京航空航天大学 2013
[4]1Cr10Co3MoWVNbNB耐热钢表面CrN/ZrN涂层的制备与表征[D]. 王健楠.哈尔滨工程大学 2013
[5]合金元素Y及离子轰击对α-Al2O3涂层的影响[D]. 张云露.南京航空航天大学 2012
本文编号：3014085
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