本文主要研究内容
作者杨兰兰（2019）在《二代单晶镍基高温合金用纳米晶抗氧化涂层研究》一文中研究指出：在氧化环境中,纳米晶结构可促进高温合金的选择性氧化,提高氧化膜的粘附性,受到材料腐蚀领域的广泛关注。纳米晶高温防护涂层的成分与合金基体一致,涂层一基体互扩散趋势低,对基体影响小,而且其强度高于MCrAlY和NiPtAl涂层,不容易形成涂层表面褶皱(Rumpling)。这两个特点对服役温度为1050 ℃或更高的二代及更高级的单晶镍基高温合金涡轮叶片表面热障涂层来说是难得的优点。原因是现役的热障涂层主要采用NiPtAl粘结层/YSZ面层体系,难以克服粘结层对基材力学性能影响的问题。因此,本文以广泛使用的二代单晶镍基高温合金N5为基体材料,研究了纳米晶涂层的制备、成分和结构设计对其高温氧化机制的影响,取得了如下结果:研究了N5单晶高温合金表面喷砂、抛光和磨削对磁控溅射N5纳米晶涂层的循环氧化行为的影响。合金基体的表面处理会影响纳米晶涂层的沉积过程,导致涂层的柱状晶尺寸发生了明显的变化,进而影响涂层的氧化行为。沉积在喷砂基体表面的纳米晶涂层的柱状晶结构是非常不均匀的,某些位置的柱状晶的尺寸甚至达到了微米级别。1050 ℃循环氧化300次后,涂层表面发生了明显褶皱;沉积在抛光和磨削的基体合金上的纳米晶涂层的柱状晶是非常均匀,都是纳米级别的。没有出现涂层表面褶皱。相同的是,沉积在不同表面处理的N5纳米晶涂层都具有良好的抗循环氧化性能;但值得提及的是,涂层中的Ta参与氧化过程,破坏了氧化铝膜的纯净性,并改变了氧化膜的剥落方式。研究了 N5纳米晶涂层成分的改性对其氧化行为的影响,从而设计和制备了适用于不同服役温度的纳米晶涂层:1050℃氧化时,N5纳米晶涂层发生相变,导致富Ta的γ’相的析出。富Ta的γ’相中的Ta参与氧化过程,表面氧化铝膜中出现了多种氧化物颗粒,如TaOx(X=2和/或2.5)和AlTaO4,损害了氧化膜的结构完整性。在N5纳米晶涂层中添加适量的Y可以有效抑制Ta从涂层向氧化膜的运动,从而改善其抗氧化性能。当氧化温度升到1150℃,Ta对纳米晶涂层氧化行为的负面作用更加明显,而Y对Ta的抑制作用也明显下降。提高N5纳米晶涂层中Al的含量,氧化膜内没有Ta的氧化物,涂层与N5单晶合金也不会发生元素互扩散,这种高Al纳米晶涂层更适用于1150℃。结合纳米晶涂层与传统NiCrAlY涂层的优点,设计和制备了具有优异抗氧化和热腐蚀性能的纳米晶/NiCrAlY涂层。涂层是由厚的纳米晶内层和薄的NiCrAlY外层组成。两层的晶粒尺寸都是纳米级别的,有利于Al2O3的形成。纳米晶内层可以消除NiCrAlY涂层与基体合金之间的元素互扩散,NiCrAlY外层则可阻碍S和O等腐蚀介质沿涂层晶界向内扩散。在分别经受1050℃恒温氧化 1000 小时后、1050 ℃循环氧化 400 次后和 850 ℃75wt%Na2S04+25wt%K2S04腐蚀100小时后,纳米晶/NiCrAlY涂层表面均生成连续致密的保护性A1203膜。在上述研究的基础上,研究涂层比列对纳米晶/NiCrAlY涂层氧化行为的影响:在N5单晶高温合金上沉积不同厚度的纳米晶内层和NiCrAlY外层组成的纳米晶/NiCrAlY涂层。纳米晶内层不仅可以削弱NiCrAlY涂层与合金基体之间的互扩散,还可以提高NiCrAlY涂层的抗剥落性能。氧化时,纳米晶内层中的Ta可以通过NiCrAlY层扩散到涂层表面,参与氧化,生成Ta205。随着纳米晶内层厚度的增加,氧化膜中的Ta205含量增加。
Abstract
zai yang hua huan jing zhong ,na mi jing jie gou ke cu jin gao wen ge jin de shua ze xing yang hua ,di gao yang hua mo de nian fu xing ,shou dao cai liao fu shi ling yu de an fan guan zhu 。na mi jing gao wen fang hu tu ceng de cheng fen yu ge jin ji ti yi zhi ,tu ceng yi ji ti hu kuo san qu shi di ,dui ji ti ying xiang xiao ,er ju ji jiang du gao yu MCrAlYhe NiPtAltu ceng ,bu rong yi xing cheng tu ceng biao mian zhe zhou (Rumpling)。zhe liang ge te dian dui fu yi wen du wei 1050 ℃huo geng gao de er dai ji geng gao ji de chan jing nie ji gao wen ge jin guo lun xie pian biao mian re zhang tu ceng lai shui shi nan de de you dian 。yuan yin shi xian yi de re zhang tu ceng zhu yao cai yong NiPtAlnian jie ceng /YSZmian ceng ti ji ,nan yi ke fu nian jie ceng dui ji cai li xue xing neng ying xiang de wen ti 。yin ci ,ben wen yi an fan shi yong de er dai chan jing nie ji gao wen ge jin N5wei ji ti cai liao ,yan jiu le na mi jing tu ceng de zhi bei 、cheng fen he jie gou she ji dui ji gao wen yang hua ji zhi de ying xiang ,qu de le ru xia jie guo :yan jiu le N5chan jing gao wen ge jin biao mian pen sha 、pao guang he mo xiao dui ci kong jian she N5na mi jing tu ceng de xun huan yang hua hang wei de ying xiang 。ge jin ji ti de biao mian chu li hui ying xiang na mi jing tu ceng de chen ji guo cheng ,dao zhi tu ceng de zhu zhuang jing che cun fa sheng le ming xian de bian hua ,jin er ying xiang tu ceng de yang hua hang wei 。chen ji zai pen sha ji ti biao mian de na mi jing tu ceng de zhu zhuang jing jie gou shi fei chang bu jun yun de ,mou xie wei zhi de zhu zhuang jing de che cun shen zhi da dao le wei mi ji bie 。1050 ℃xun huan yang hua 300ci hou ,tu ceng biao mian fa sheng le ming xian zhe zhou ;chen ji zai pao guang he mo xiao de ji ti ge jin shang de na mi jing tu ceng de zhu zhuang jing shi fei chang jun yun ,dou shi na mi ji bie de 。mei you chu xian tu ceng biao mian zhe zhou 。xiang tong de shi ,chen ji zai bu tong biao mian chu li de N5na mi jing tu ceng dou ju you liang hao de kang xun huan yang hua xing neng ;dan zhi de di ji de shi ,tu ceng zhong de Tacan yu yang hua guo cheng ,po huai le yang hua lv mo de chun jing xing ,bing gai bian le yang hua mo de bao la fang shi 。yan jiu le N5na mi jing tu ceng cheng fen de gai xing dui ji yang hua hang wei de ying xiang ,cong er she ji he zhi bei le kuo yong yu bu tong fu yi wen du de na mi jing tu ceng :1050℃yang hua shi ,N5na mi jing tu ceng fa sheng xiang bian ,dao zhi fu Tade γ’xiang de xi chu 。fu Tade γ’xiang zhong de Tacan yu yang hua guo cheng ,biao mian yang hua lv mo zhong chu xian le duo chong yang hua wu ke li ,ru TaOx(X=2he /huo 2.5)he AlTaO4,sun hai le yang hua mo de jie gou wan zheng xing 。zai N5na mi jing tu ceng zhong tian jia kuo liang de Yke yi you xiao yi zhi Tacong tu ceng xiang yang hua mo de yun dong ,cong er gai shan ji kang yang hua xing neng 。dang yang hua wen du sheng dao 1150℃,Tadui na mi jing tu ceng yang hua hang wei de fu mian zuo yong geng jia ming xian ,er Ydui Tade yi zhi zuo yong ye ming xian xia jiang 。di gao N5na mi jing tu ceng zhong Alde han liang ,yang hua mo nei mei you Tade yang hua wu ,tu ceng yu N5chan jing ge jin ye bu hui fa sheng yuan su hu kuo san ,zhe chong gao Alna mi jing tu ceng geng kuo yong yu 1150℃。jie ge na mi jing tu ceng yu chuan tong NiCrAlYtu ceng de you dian ,she ji he zhi bei le ju you you yi kang yang hua he re fu shi xing neng de na mi jing /NiCrAlYtu ceng 。tu ceng shi you hou de na mi jing nei ceng he bao de NiCrAlYwai ceng zu cheng 。liang ceng de jing li che cun dou shi na mi ji bie de ,you li yu Al2O3de xing cheng 。na mi jing nei ceng ke yi xiao chu NiCrAlYtu ceng yu ji ti ge jin zhi jian de yuan su hu kuo san ,NiCrAlYwai ceng ze ke zu ai She Odeng fu shi jie zhi yan tu ceng jing jie xiang nei kuo san 。zai fen bie jing shou 1050℃heng wen yang hua 1000 xiao shi hou 、1050 ℃xun huan yang hua 400 ci hou he 850 ℃75wt%Na2S04+25wt%K2S04fu shi 100xiao shi hou ,na mi jing /NiCrAlYtu ceng biao mian jun sheng cheng lian xu zhi mi de bao hu xing A1203mo 。zai shang shu yan jiu de ji chu shang ,yan jiu tu ceng bi lie dui na mi jing /NiCrAlYtu ceng yang hua hang wei de ying xiang :zai N5chan jing gao wen ge jin shang chen ji bu tong hou du de na mi jing nei ceng he NiCrAlYwai ceng zu cheng de na mi jing /NiCrAlYtu ceng 。na mi jing nei ceng bu jin ke yi xiao ruo NiCrAlYtu ceng yu ge jin ji ti zhi jian de hu kuo san ,hai ke yi di gao NiCrAlYtu ceng de kang bao la xing neng 。yang hua shi ,na mi jing nei ceng zhong de Take yi tong guo NiCrAlYceng kuo san dao tu ceng biao mian ,can yu yang hua ,sheng cheng Ta205。sui zhao na mi jing nei ceng hou du de zeng jia ,yang hua mo zhong de Ta205han liang zeng jia 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学技术大学的杨兰兰，发表于刊物中国科学技术大学2019-07-12论文，是一篇关于纳米晶涂层论文,高温氧化论文,元素互扩散论文,中国科学技术大学2019-07-12论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学技术大学2019-07-12论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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