一种镍基合金及高温防护涂层的高温氧化行为
为满足飞机发动机叶片等耐高温部件的工作需要,本文设计并制备了一种镍基高温合金并在合金表面涂覆防护涂层,研究合金及涂层的高温氧化行为,利用扫描电镜(SEM/EDAX)和X射线衍射(XRD)对氧化物膜的表面和截面形貌进行观察,对氧化产物的相结构进行分析,分析合金及涂层的氧化机理.合金试样在900℃和1000℃氧化初期,氧化动力学曲线增重速度快,但氧化速度逐渐降低,分别在氧化22h和14h后,合金试样表面形成连续保护性氧化物膜,随后氧化增重速度大大降低,增、失重交替,动力学曲线呈波浪缓慢增重状.合金试样在900℃氧化100h后,表面生成氧化物Ni O、Ti O2、Cr2O3、Al2O3;氧化300h后,表面产物由氧化物Ti O2、Cr2O3及复合氧化物Cr Ti2O5、Ni Cr2O4、Co Si O4组成.合金试样在1000℃氧化100h后,表面生成氧化物Al2O3、Ti O2、Ni Cr2O4、Cr Ti O3、Co Cr2O4;氧化300h后,表面氧化物由Al2O3、Ni Cr2O4、Cr Ti O3、Co Cr2O4、Cr2O3及Co2Si O4及Co Co2O4组成.总的来说,合金试样外氧化物层以Ti O2、Cr2O3为主.氧化期间在热膨胀应力和生长应力作用下合金表面氧化物膜开裂、剥落,元素O进入氧化物膜并沿合金晶界扩散,在合金内部发生Al的选择性内氧化,生成内氧化物Al2O3.CoNiCrAlTaY涂层可提高合金的抗氧化性能.在1000℃氧化初期,氧化动力学曲线增重速度快,以22h为转折点,形成连续保护性氧化物膜后增重速度降低,增、失重交替出现,动力学曲线呈波浪状,但总体保持缓慢增重;在1100℃氧化初期,氧化动力学曲线以8h为转折点,形成连续保护性氧化物膜后动力学曲线呈波浪式失重状.涂层试样在1000℃氧化100h后,涂层表面生成的氧化物主要由θ-Al2O3组成;氧化300h后,涂层表面产物由氧化物α-Al2O3、复合氧化物AlTaO4组成.涂层试样在1100℃氧化100h后,涂层表面生成的氧化物由θ-Al2O3、α-Al2O3共同组成;氧化300h后,表面氧化物由α-Al2O3、Ta2O5、AlTaO4组成.
- 作者：
- 段绍岭
- 学位授予单位：
- 沈阳理工大学
- 专业名称：
- 火炮、自动武器与弹药工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 卢旭东
- 中图分类号：
- V232.4
- 关键词：
- 镍基高温合金；MCrAlY涂层；高温氧化；θ-Al2O3和α-Al2O3相变
- Ni-based superalloy； MCrAlY coating； High temperature oxidation； Phase transition of θ-Al2O3 and α-Al2O3