几种高温防护涂层的高温氧化和热腐蚀行为研究

论文题目: 几种高温防护涂层的高温氧化和热腐蚀行为研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料学

作者: 任鑫

导师: 汪信

关键词: 铝化物涂层,溅射涂层,氧化,热腐蚀

文献来源: 南京理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 为了进一步降低MCrAlY涂层的制备成本,以发展实用高温防护涂层为目的,在镍基高温合金（?）c6y上制备了一种低成本的NiCr-CrAl涂层。作为对比,同时制备了单渗铝涂层、Al-Si涂层和溅射NiCrAlY涂层。另外,为了进一步改善溅射NiCrAlY涂层高温性能,对其进行渗铝处理,制备出一种新型的复合涂层——溅射NiCrAlY渗铝涂层（简称NiCrAlY渗铝涂层）。采用热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）、带能谱的扫描电镜（SEM/EDS）、电子探针（EPMA）等分析手段,研究了这些涂层的高温氧化和热腐蚀行为。主要研究结果如下: 1.单渗铝涂层、NiCr-CrAl涂层和溅射NiCrAlY涂层在1000～1100℃的氧化行为 单渗铝涂层在1000℃氧化时形成了以α—Al2O3为主的氧化膜,具有一定的抗氧化能力;在1100℃表面生成了TiO2和NiAl2O4等混合氧化物,涂层的抗氧化能力急剧下降。NiCr-CrAl涂层在1000℃生成了薄而致密的α—Al2O3保护膜而显示出优异的抗氧化性能;尽管在1100℃出现了部分退化,仍然表现出很好的抗氧化能力。溅射涂层在1000℃氧化时表面形成了单一的α—Al2O3,具有很好的抗氧化性能;在1100℃生成了Cr2O3和TiO2混合氧化膜,抗氧化能力下降。 2.单渗铝涂层、Al-Si涂层、NiCr-CrAl涂层和溅射NiCrAlY涂层的热腐蚀行为研究 900℃涂盐（75m%Na2SO4+25m%K2SO4）热腐蚀结果表明:单渗铝涂层遭到严重腐蚀,失去保护作用,基体出现了内氧化和硫化。Al-Si涂层表面由于致密α—Al2O3保护膜的形成以及涂层中富si相的有益作用而表现出优异的抗热腐蚀性能。NiCr-CrAl涂层由于Cr的有益作用表现出较好的抗热腐蚀性能,涂层内部出现轻微硫化。溅射涂层由于Al2O3等保护膜的破坏以及腐蚀介质沿涂层柱状晶的侵入而表现出很差的抗热腐蚀性能。 3.单渗铝涂层、Al-Si涂层和NiCr-CrAl涂层在700℃盐和水蒸气综合作用下的腐蚀行为研究 单渗铝涂层表面形成了薄而致密的α—Al2O3保护膜,有效地抑制了腐蚀的进行。Al-Si涂层和NiCr-CrAl涂层由于表面形成的Cr2O3膜与NaCl反应,以及气态产物的生成,而遭到比较严重的腐蚀。 4.溅射NiCrAlY涂层和NiCrAlY渗铝涂层在900～1100℃的氧化行为 结果表明:溅射NiCrAlY涂层在900～1000℃氧化时表面形成了致密的α—Al2O3保护膜,表现出优异的抗氧化性能;但在1100℃抗氧化性能急剧下降。NiCrAlY渗铝涂层经900℃和1000℃氧化形成了快速增长的θ-Al2O3,氧化增重

论文目录:

1 绪论

1.1 扩散型铝化物涂层

1.1.1 渗铝涂层的制备工艺

1.1.2 改性型铝化物涂层

1.1.2.1 Al-Cr涂层

1.1.2.2 Al-Si涂层

1.1.2.3 Pt-Al涂层

1.1.2.4 稀土-铝化物涂层

1.1.3 铝化物涂层的退化

1.2 MCrAlY包覆涂层

1.2.1 MCrAlY涂层的组织结构

1.2.2 MCrAlY涂层的制备方法

1.2.2.1 等离子喷涂

1.2.2.2 物理气相沉积

1.3 热障涂层

1.4 溅射微晶涂层

1.5 本文的研究目的及内容

2 NiCr-CrAl涂层的高温氧化行为

2.1 实验方法

2.1.1 实验材料和涂层制备

2.1.2 高温氧化实验

2.2 实验结果

2.2.1 涂层的原始组织结构

2.2.2 恒温氧化动力学曲线

2.2.3 氧化物形貌

2.3 讨论

2.4 本章小结

3 NiCr-CrAl涂层的高温热腐蚀行为研究

3.1 实验方法

3.1.1 Al-Si涂层的制备

3.1.2 热腐蚀实验

3.2 实验结果

3.2.1 Al-Si涂层的原始组织结构

3.2.2 热腐蚀动力学和腐蚀产物形貌

3.3 讨论

3.4 本章小结

4 NiCr-CrAl涂层在盐和水蒸气综合作用下的腐蚀行为

4.1 实验方法

4.2 实验结果

4.2.1 腐蚀动力学

4.2.2 腐蚀形貌

4.3 讨论

4.4 本章小结

5 渗铝／溅射NiCrAlY纳米晶涂层的高温氧化行为

5.1 实验方法

5.2 实验结果

5.2.1 铸态合金和涂层的原始组织

5.2.2 氧化动力学

5.2.3 氧化产物及形貌

5.3 讨论

5.4 本章小结

6 渗铝／溅射NiCrAlY纳米晶涂层的高温热腐蚀行为

6.1 实验方法

6.2 实验结果

6.2.1 涂层在75m.％Na_2SO_4+25m.％K_2SO_4盐膜中的热腐蚀行为

6.2.2 涂层在75m.％Na_2SO_4+25m.％NaCl盐膜中的热腐蚀行为

6.3 讨论

6.4 本章小结

7 渗铝／溅射NiCrAlY涂层在盐和水蒸气综合作用下的腐蚀行为

7.1 实验方法

7.2 实验结果

7.2.1 腐蚀动力学

7.2.2 腐蚀形貌

7.3 讨论

7.4 本章小结

8 结论

参考文献

博士期间已发表的论文

致谢

发布时间: 2005-09-12

参考文献

• [1].含钛镍基合金及电弧离子镀涂层的高温氧化和热腐蚀行为[D]. 杨君宝.沈阳工业大学2013
• [2].激光熔覆强化和修复薄壁型零部件关键技术基础研究[D]. 熊征.华中科技大学2009

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• [5].热障涂层隔热性能研究[D]. 牟仁德.北京航空材料研究院2007

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