Al-Si-Y涂层的抗高温氧化和耐热腐蚀性能研究

论文摘要

随着能源工业的发展,高热效率现代燃气轮机得到了飞速的发展和应用。燃气轮机叶片在服役过程中遭受高温氧化和热腐蚀破坏,为提高叶片的使用寿命,保证燃气轮机的安全稳定运行,除改进高温合金的成分、制备工艺和叶片设计外,使用防护性涂层是目前最有效的办法。本实验采用了真空电弧离子镀技术,利用Al-Si-Y阴极靶材在ЖC6Y Ni基高温基体上沉积Al-Si-Y合金涂层,进行了1050℃真空热处理。研究了Al-Si-Y涂层在1100℃时的恒温氧化性能、1000℃时的循环氧化性能以及涂层在850℃下,在75%Na2SO4+25%K2SO4（质量分数）熔盐中的热腐蚀行为,采用X射线衍射（XRD）、带能谱的扫描电镜（SEM/EDS）等分析手段,研究了Al-Si-Y涂层的高温氧化和热腐蚀行为,并将其与进口的Al-Si-Y涂层相比较。真空热处理实验结果表明,在真空热处理后,涂层元素和基体元素发生了互扩散,致使涂层的元素组成发生了变化,提高了涂层与基体的结合力;涂层的抗高温氧化性能实验及机理分析结果表明:初期涂层的氧化增重比较明显,增重幅度也比较大。达到某一时间以后涂层氧化增重变化不大,增重率几乎不变。这基本符合抛物线规律,在此过程中Al-Si-Y涂层表现出了较好的抗高温氧化性能;Al-Si-Y涂层在900℃的75%Na2SO4+25%K2SO4混合熔盐热腐蚀实验中表现出了较优异的抗热腐蚀性能,但随着时间的推移,Al-Si-Y涂层出现了轻微的内氧化、硫化以及少量的脱落。通过与无涂层的基体合金以及进口Al-Si-Y涂层的比较发现,本实验制得的Al-Si-Y涂层的抗高温氧化性能和抗高温熔盐热腐蚀性能要优于无涂层的和进口的Al-Si-Y涂层。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 高温涂层的分类和发展
• 1.2.1 热扩散涂层（Diffusion Coating）
• 1.2.2 改进型铝化物涂层（Modified Aluminide Coating）
• 1.2.3 MCrAlY包覆涂层
• 1.2.4 热障涂层
• 1.3 Al-Si涂层
• 1.3.1 Al-Si涂层的发展状况
• 1.3.2 Si在Al-Si涂层中的作用
• 1.3.3 加入稀土的作用
• 1.3.4 国内研究进展
• 1.3.5 本论文主要工作
• 第二章 实验材料与研究方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 涂层的制备
• 2.3 实验设备
• 2.4 氧化实验
• 2.5 熔盐热腐蚀实验
• 第三章 Al-Si-Y涂层的氧化实验
• 3.1 Al-Si-Y涂层的热处理及高温氧化实验
• 3.1.1 Al-Si-Y涂层热处理实验
• 3.1.2 Al-Si-Y涂层的高温氧化实验
• 3.2 Al-Si-Y涂层高温氧化动力学分析
• 3.2.1 高温氧化热力学
• 3.2.2 高温氧化动力学分析
• 3.3 小结
• 第四章 Al-Si-Y涂层的热腐蚀实验
• 4.1 前言
• 4.2 熔盐热腐蚀实验
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 实验结果与讨论
• 4.3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢