DZ4合金改性鋁化物涂層抗高溫氧化性能研究.pdf

1、對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器葉片的失效故障分析表明，葉片上的裂紋大多是沿著垂直于葉片主應(yīng)力方向的晶界產(chǎn)生的，而且裂紋的擴(kuò)展也與垂直于葉片單向拉伸應(yīng)力的晶界關(guān)系密切，因此消除這種晶界可以大大提高葉片抗裂紋生長(zhǎng)能力。定向凝固就是基于這種設(shè)想發(fā)展起來(lái)的。但是，在高性能的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制中，僅靠先進(jìn)的冷卻技術(shù)、發(fā)展新型耐高溫合金和改進(jìn)渦輪葉片的制造工藝(定向、單晶)，難以滿足安全可靠工作所需的高溫蠕變強(qiáng)度，抗高溫氧化和熱腐蝕能力。目前國(guó)內(nèi)外解決這一問(wèn)

2、題的途徑是在葉片表面涂覆防護(hù)涂層。有研究指出，二元的Al-Si涂層，不僅工藝簡(jiǎn)便，而且具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，甚至可與Pt2CrAl和MCrAlY多元涂層相媲美。 而且，航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器葉片的使用壽命是有限的，為了提高葉片的使用壽命，本實(shí)驗(yàn)利用料漿法在DZ4鎳基高溫合金表面“二次”制備Al-Si涂層，該方法有別于常規(guī)料漿制備法。依據(jù)GB/T13303-91《鋼的氧化性能測(cè)定方法》，為了便于比較對(duì)DZ4合金和料漿滲鋁硅試樣進(jìn)行

3、了同爐1100℃×300h抗高溫氧化性能實(shí)驗(yàn)。采用X射線衍射(XRD)、帶能譜的掃描電鏡(SEM/EDS)等分析手段，研究了試樣在靜態(tài)空氣中的高溫氧化行為。繪制了氧化動(dòng)力學(xué)曲線，觀察了腐蝕產(chǎn)物的表面和截面形貌，分析了氧化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、組織退化的過(guò)程及Al、Si等重要元素的擴(kuò)散規(guī)律。 實(shí)驗(yàn)表明：裸合金在1100℃氧化初期生成大量氧化鎳，局部有針狀θ-Al<,2>O<,3>生成，300小時(shí)后表面有不連續(xù)的脊?fàn)钛趸X，基底是裸露的Ni

4、O，同時(shí)有部分尖晶石結(jié)構(gòu)Ni(Al,Cr)<,2>O<,4>生成。在基體與氧化膜之間經(jīng)擴(kuò)散形成了由β-NiAl和γ′--Ni<,3>Al相組成的過(guò)渡帶?；w內(nèi)部沿晶界呈45度角，有大量針狀碳化物相析出，這些碳化物會(huì)嚴(yán)重影響基體的力學(xué)性能。滲 Al-Si 涂層在1100℃氧化初期快速形成θ-Al<,2>O<,3>、NiO、α-Al<,2>O<,3>。隨著氧化時(shí)間的增加，有抗氧化能力相對(duì)較弱的Cr<,2>O<,3>，Ni(Al,Cr)<,2