镍基合金表面二硅化钼涂层的制备及其组织结构研究

论文摘要

金属间化合物MoSi2高温时其表面会形成一层致密的SiO2保护膜,因而具有特别优异的高温抗氧化性能,它常作为难熔金属、石墨和C/C复合材料的高温抗氧化涂层。镍基合金因其优异的高温力学性能而应用广泛,但当温度超过1000℃时,其高温抗氧化腐蚀性能会显著降低,为提高镍基合金的抗高温氧化腐蚀性,可在其表面涂覆防护涂层,如铝元涂层、热障涂层和高温合金微晶涂层,但鲜见MoSi2作为镍基合金涂层的报道。本文采用大气等离子喷涂技术,以自蔓延合成粉末和团聚体粉末为喷涂原料在镍基合金表面制备了MoSi2涂层,研究了等离子喷涂的主要参数（喷涂功率、喷涂距离、氩气流量和送粉量）对MoSi2涂层相组成和微观组织的影响,并初步探讨了涂层的结合机理,得出如下研究结果:1.以自蔓延合成粉末为喷涂粉末时,喷涂参数对涂层质量影响明显。因粉末粒度过小,在喷涂过程中发生氧化作用,难以减少涂层中富钼相的产生;虽采用喷涂功率为30kw、喷涂距离为100mm、气体流量为50L/min和送粉量为18g/min的喷涂工艺可制备出涂层较致密、相组成相对较为理想的MoSi2涂层,但涂层中仍含有较多富钼相。2.采用粒度为30～54μm的团聚体粉末进行喷涂,可解决自蔓延合成粉末喷涂时涂层相组成不理想的问题,且涂层显微组织致密,孔隙较少;在此原料下,喷涂功率和氩气流量对涂层相组成的影响不大,而喷涂距离和送粉量的影响较为明显;最佳喷涂工艺参数为:喷涂功率为35kw、喷涂距离为100mm、氩气流量为45L/min和送粉量为21g/min。3.涂层的结合强度为20.3MPa,MoSi2层和NiCoCrAlY层间界面呈机械结合状态,但部分区域存在粗大的扁平状孔隙,NiCoCrAlY层与基体间呈冶金结合状态;由于NiCoCrAlY层与MoSi2层间的热匹配性较差,使其界面存在较多的孔隙缺陷而成为涂层的薄弱结合部位。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镍基高温合金
• 1.3 高温防护涂层的性能要求
• 1.4 高温防护涂层的研究进展
• 1.4.1 铝化物涂层
• 1.4.2 MCrAlY 包覆涂层
• 1.4.3 热障涂层
• 1.4.4 新型涂层
• 2 的性能及应用'>1.5 MoSi₂的性能及应用
• 2 的抗氧化性能'>1.5.1 MoSi₂的抗氧化性能
• 2 及其复合材料的应用'>1.5.2 MoSi₂及其复合材料的应用
• 2 防护涂层的研究进展'>1.6 MoSi₂防护涂层的研究进展
• 1.7 课题来源、研究意义及研究内容
• 1.7.1 课题来源及研究意义
• 1.7.2 主要研究内容
• 2 涂层的制备'>第二章 喷涂原料及 MoSi₂涂层的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验方案与技术路线
• 2.2.1 技术路线
• 2.2.2 实验方案
• 2.3 基体材料的准备
• 2.4 喷涂粉末的制备
• 2.4.1 自蔓延粉末的制备
• 2.4.2 团聚体粉末的制备
• 2 涂层的制备'>2.5 MoSi₂涂层的制备
• 2.6 结合强度的测试
• 2.7 微观分析
• 2 涂层'>第三章 自蔓延合成粉末制备 MoSi₂涂层
• 3.1 引言
• 3.2 自蔓延合成粉末特性
• 2 涂层结构的影响'>3.3 喷涂参数对MoSi₂涂层结构的影响
• 2 涂层结构的影响'>3.3.1 喷涂功率对MoSi₂涂层结构的影响
• 2 涂层结构的影响'>3.3.2 喷涂距离对MoSi₂涂层结构的影响
• 2 涂层结构的影响'>3.3.3 气体流量对MoSi₂涂层结构的影响
• 3.4 本章小结
• 2 涂层'>第四章 团聚体粉末制备 MoSi₂涂层
• 4.1 引言
• 4.2 团聚体粉末特性
• 2 涂层结构的影响'>4.3 团聚体粉末粒度对MoSi₂涂层结构的影响
• 2 涂层结构的影响'>4.4 喷涂参数对MoSi₂涂层结构的影响
• 2 涂层结构的影响'>4.4.1 喷涂功率对MoSi₂涂层结构的影响
• 2 涂层结构的影响'>4.4.2 喷涂距离对MoSi₂涂层结构的影响
• 2 涂层结构的影响'>4.4.3 气体流量对MoSi₂涂层结构的影响
• 2 涂层结构的影响'>4.4.4 送粉量对MoSi₂涂层结构的影响
• 4.5 本章小结
• 2 涂层结构与结合性能'>第五章 MoSi₂涂层结构与结合性能
• 5.1 引言
• 5.2 涂层结构
• 5.2.1 NiCoCrAlY 层结构
• 5.2.2 涂层界面结构
• 5.3 涂层结合性能
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A：攻读硕士期间发表的研究成果