鈮合金電子束熔覆成形及熱作用仿真研究.pdf

1、采用料漿燒結(jié)法在Nb-10W合金基體上制備硅化物涂層,該涂層表面粗糙度大并含有較多缺陷,影響涂層高溫抗氧化性能。利用高頻掃描電子束對硅化物涂層進行熔覆處理,制得了電子束熔覆硅化物涂層。測試了熔覆涂層在1600℃和1800℃的靜態(tài)高溫抗氧化性能。利用掃描電子顯微鏡、能譜儀及X射線衍射儀分析和研究了電子束熔覆處理前后涂層組織和結(jié)構(gòu)變化,涂層氧化后組織結(jié)構(gòu),并探討了熔覆涂層的高溫抗氧化機理。
　　研究結(jié)果表明燒結(jié)涂層是通過反應(yīng)擴散形成的

2、,該涂層為復(fù)合結(jié)構(gòu):包括外層NbSi2相主體層和內(nèi)層Nb5Si3相擴散層。經(jīng)電子束熔覆處理后,涂層主體結(jié)構(gòu)基本不變,微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。主體層表面形成與涂層界面垂直的柱狀細晶NbSi2相區(qū);內(nèi)層Nb5Si3相擴散層厚度增加。料漿燒結(jié)涂層經(jīng)過電子束熔覆處理后,涂層表面顆粒細化,表面粗糙度顯著降低,缺陷明顯減少。電子束熔覆處理提高了硅化物涂層的抗氧化性能,涂層在1800℃下靜態(tài)氧化10h不失效。
　　電子束熔覆表面熔池的溫度場,直接影響

3、熔覆涂層組織結(jié)構(gòu)的形成。在綜合考慮電子束與材料的相互作用機理、電子束掃描波形特點及熱源的形狀情況下,針對鈮合金基材電子束熔覆硅化物涂層建立了高斯分布圓環(huán)狀熱源模型。通過ANSYS有限元分析軟件模擬電子束熔覆涂層的熱作用過程,得到熔覆溫度場分布特征。
　　溫度場計算結(jié)果表明,電子束熔覆溫度場的特征是:熔覆過程加熱和冷卻速度快,可達103-104℃/s;熔化區(qū)域表面溫度場分布比較均勻。計算所得的熔覆表面寬度和截面熔深結(jié)果與實際試驗結(jié)果