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《哈尔滨工程大学》 2011年
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K4104镍基高温合金沉积MCrAIY涂层抗高温氧化性能研究

施月杰  
【摘要】:镍基高温合金广泛应用于航空航天领域,使用环境极为苛刻,为了提高其抗高温氧化性能,已经发展了多种体系的高温防护涂层。K4104即是一种新型的镍基高温合金,为了更好的应用于飞机涡轮发动机叶片,需要对其性能进行全面的评定。 本试验采用电弧离子镀的方法在K4104镍基高温合金表面沉积NiCrAlYSi涂层。依据GB/T13303-9《钢的抗氧化性能测定方法》及HB5258-2000《钢及高温合金抗氧化性能测定试验方法》采用静态不连续增重法对裸金属和涂层试样进行900℃及1100℃×300h的恒温抗氧化试验。采用电子天平、X射线衍射仪(XRD)、带能谱的扫描电镜(SEM/EDS)等分析手段,对高温氧化后试样的氧化动力学规律,表面氧化产物形貌及相组成,截面形貌、元素扩散规律及涂层退化方式等进行了研究。 结果表明:裸合金在900℃下处于抗氧化级别,氧化动力学曲线符合抛物线规律。1100℃时属于次抗氧化级别,氧化动力学曲线接近直线规律。各温度下高温氧化初期,大量Cr203首先生成,在试样表面形成保护性氧化膜。随着高温氧化的进行尖晶石结构的NiCr2O4及TiO2大量生成,破坏Cr2O3氧化膜的完整性和粘附性。截面分析显示裸金属在高温氧化过程中就发生了不同程度的内氧化,在氧化膜与基体间存在着沿晶界分布的内氧化物Al2O3。对比900℃的情况,在1100℃条件下合金表面氧化膜剥落明显,Cr203氧化膜连续性差,Ti02含量高,试样内氧化更为严重,抗高温氧化性能差。 沉积NiCrAlYSi涂层的K4104合金在900℃进行高温氧化时氧化增重缓慢符合抛物线规律处于完全抗氧化级别,1100℃时试样处于抗氧化级别氧化动力学曲线符合抛物线规律。各温度下进行高温氧化时,表面氧化膜主要为α-Al2O3,后期1100℃试样出现Cr2O3及NiCr2O4。截面分析发现涂层经高温氧化后分为外层A1203层,中间层富Al的β-NiAl相层,以及弥散着第二相σ相的互扩散层。随着氧化进行Al元素不断消耗,β相逐渐退化为Y'-Ni3Al相直至γ-Ni相。900℃时氧化300h后,涂层中β相大量转化为γ'相,γ’相中Al含量较高,依旧可以对基体起到有效保护作用。1100℃时氧化200h时β相完全转化为γ-Ni相,Al含量不足,基体中Al元素向外扩散与向内扩散的O结合发生内氧化,涂层失效,基体合金被破坏。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG174.4

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 马飞;K465镍基高温合金沉积NiCrAlY涂层抗高温氧化性能研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
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