低压等离子喷涂MCrAlY涂层及其高温腐蚀性能研究

发布时间：2017-07-14 16:08

  本文关键词：低压等离子喷涂MCrAlY涂层及其高温腐蚀性能研究

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【摘要】：叶片的腐蚀是制约地面燃气轮机长期服役的关键因素,一般情况下,叶片都需要使用高温防护涂层进行保护,如何在低成本下制备保护性能好的高温防护涂层,是当前国内外研究的重点,对国防安全和国民经济的发展有重要的战略意义。本文采用低压等离子喷涂技术分别在两种镍基铸造高温合金K417和K438基体上分别制备NiCrAlY涂层和NiCoCrAlYTa涂层,对涂层进行抗高温氧化实验,重点进行抗高温熔盐腐蚀实验,研究涂层的抗高温氧化和耐高温熔盐腐蚀性能。采用SEM、EDS、XRD等分析手段检测涂层和基体氧化试验前的组织结构、氧化和腐蚀不同时间后的微观结构演变、元素分布、动力学规律和物相组成。结果如下：(1)低压等离子喷涂NiCrAlY涂层和NiCoCrAlYTa涂层均匀致密,经过1080℃真空热处理4h后,涂层与基体界面不分明,形成了冶金结合。(2) NiCrAlY涂层相组成与粉末相似,γ'-Ni3Al相含量大大增加,γ'-Ni3Al相在高温下表现出良好的机械强度。(3) NiCrAlY涂层950℃恒温氧化曲线符合抛物线规律,100h后涂层表面生成厚度约1.5μm的A1203保护膜；K438基体950℃氧化前期增重迅速,氧化至60h时基体增重量高达23.95g/m2,之后剧烈失重。(4)950℃高温熔盐腐蚀条件下,K417基体完全不具备抗高温腐蚀能力,发生剧烈失重,与之相比,K438基体抗高温腐蚀性能较好,表面生成氧化铝、氧化镍等混合腐蚀产物。(5)两种基体NiCrAlY涂层950℃高温熔盐腐蚀500h后表面形成一层整齐均匀致密的A1203保护膜,腐蚀动力学曲线符合抛物线规律；两种基体NiCoCrAlYTa涂层950℃高温熔盐腐蚀500h后,涂层发生了起泡和缺失等情况,K438基体950℃NiCoCrAlYTa涂层表面还有针片状氧化铝,两种涂层腐蚀动力学曲线不符合抛物线规律。本论文的工作得到国家“863”项目(2012AA03A512)和国家“973”项目(2012CB625100)支持。
【关键词】：低压等离子喷涂 K417基体 K438基体 NiCrAlY涂层 NiCoCrAlYTa涂层 高温氧化 高温熔盐腐蚀
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 高温合金的发展12-14
• 1.2.1 等轴晶铸造高温合金13
• 1.2.2 定向凝固柱晶高温合金13-14
• 1.2.3 单晶高温合金14
• 1.3 MCrAlY涂层的制备方法14-16
• 1.3.1 热喷涂技术14-16
• 1.3.2 物理气相沉积技术16
• 1.3.3 其它制备技术16
• 1.4 MCrAlY涂层的高温氧化及高温腐蚀16-19
• 1.4.1 MCrAlY涂层的高温氧化17
• 1.4.2 MCrAlY涂层的高温腐蚀17-19
• 1.5 当前MCrAlY涂层研究重点19-21
• 1.5.1 改变涂层结构19-20
• 1.5.2 改变涂层成分20
• 1.5.3 其它改变涂层方法20-21
• 1.6 本课题主要研究内容21-23
• 第二章 实验材料与表征23-31
• 2.1 实验材料23-24
• 2.2 实验设备24-25
• 2.3 喷涂前处理25-26
• 2.4 涂层制备26-27
• 2.5 检测分析27-30
• 2.5.1 涂层显微结构分析27
• 2.5.2 涂层硬度测试27
• 2.5.3 涂层粗糙度测试27
• 2.5.4 涂层孔隙率测试27-28
• 2.5.5 高温氧化性能测试28
• 2.5.6 高温腐蚀性能测试28-30
• 2.6 小结30-31
• 第三章 低压等离子喷涂NiCrAlY涂层结构及基本性能31-37
• 3.1 NiCrAlY涂层的表面形貌31-32
• 3.2 NiCrAlY涂层的截面形貌及EDS分析32-34
• 3.3 涂层相组成34-35
• 3.4 涂层的显微硬度35-36
• 3.5 小结36-37
• 第四章 低压等离子喷涂NiCrAlY涂层抗高温氧化性能37-49
• 4.1 氧化前后的表面形貌38-39
• 4.2 氧化前后的截面形貌及元素分析39-42
• 4.3 氧化动力学42-44
• 4.4 表面氧化物分析44-47
• 4.5 表面物相分析47-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第五章 低压等离子喷涂NiCrAlY和NiCoCrAlYTa涂层抗高温腐蚀性能49-79
• 5.1 K417和K438两种基体的高温腐蚀50-58
• 5.1.1 K417基体950℃腐蚀不同时间的表面形貌50-53
• 5.1.2 K438基体950℃腐蚀不同时间的表面形貌53-56
• 5.1.3 K438基体950℃腐蚀500h后的截面形貌56-57
• 5.1.4 K417和K438基体950℃腐蚀动力学57-58
• 5.2 NiCrAlY涂层的高温腐蚀58-68
• 5.2.1 NiCrAlY涂层950℃腐蚀后表面宏观形貌58-60
• 5.2.2 NiCrAlY涂层950℃腐蚀后表面微观形貌及EDS分析60-61
• 5.2.3 K438基体NiCrAlY涂层950℃腐蚀后截面形貌及EDS分析61-66
• 5.2.4 NiCrAlY涂层腐蚀动力学66-67
• 5.2.5 NiCrAlY涂层950℃高温腐蚀后表面物相67-68
• 5.3 NiCoCrAlYTa涂层的高温腐蚀68-77
• 5.3.1 NiCoCrAlYTa涂层950℃腐蚀后表面宏观形貌68-69
• 5.3.2 NiCoCrAlYTa涂层950℃腐蚀后表面微观形貌及EDS分析69-71
• 5.3.3 K438基体NiCoCrAlYTa涂层腐蚀后截面形貌及EDS分析71-74
• 5.3.4 不同基体NiCoCrAlYTa涂层腐蚀动力学74-75
• 5.3.5 950℃高温腐蚀500h后NiCoCrAlYTa涂层表面物相75-77
• 5.4 本章小结77-79
• 全文结论及展望79-81
• 参考文献81-87
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果87-89
• 致谢89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：541721