| 题名 | 两种MCrAlY系复合涂层的制备和性能研究 |
| 作者 | 马军 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 孙超 |
| 关键词 | 电弧离子镀 电镀 恒温氧化 循环氧化 热腐蚀 Arc ion plating Electroplating Isothermal oxidation Cyclic oxidation Hot corrosion |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | "燃气轮机叶片用高温合金防护涂层通常需要兼顾两个方面的性能：一是须具有良好的抗高温氧化和热腐蚀性能，二是尽量避免涂层与基体的相互作用，如互扩散。通过改善上述两方面的性能，以提高涂层的长期使役寿命一直是研究者的重要目标。 本论文工作采用电镀和电弧离子镀的联合工艺分别制备了普通MCrAlY涂层C1、具有多层结构的梯度复合涂层C2和原位生成Cr基扩散阻挡层体系C3。研究了涂层的沉积工艺和形成该多层结构的机制，并对各亚层的成分、结构进行了表征。分析表明，退火态的C2涂层具有双层结构：外部富Al（以β-NiAl相为主，并含有少量的Cr3Si或σ-NiCoCr相），内部富Cr（β-NiAl、γ′-Ni3Al和α-Cr等的混合相）。C3涂层则具有三层结构：外部以Al和Cr成分呈梯度分布构成梯度复合涂层（与C2类似）、涂层与基体界面处以α-Cr相为主形成扩散阻挡层。该Cr基扩散阻挡层是由沉积态的Ni-Re镀层在退火过程中原位转变而来，主要与外部的AlSiY层和MCrAlY层发生扩散型相变引起Cr、Co等原子内扩散有关。 对比研究了C1涂层和梯度复合C2涂层在1150℃氧化后的氧化膜结构以及高温氧化性能（恒温和循环氧化）。结果显示，C1涂层表面在氧化初期形成了单一的α-Al2O3膜，但随着氧化时间的延长，表面氧化膜转变为非保护性的NiCr2O4尖晶石和α-(Al, Cr)2O3的混合物，氧化膜内部含有大量的孔洞，且氧化物有向内生长的趋势，导致涂层内部退化也非常严重，厚度大为减少，趋于失效。C2涂层的表面氧化膜结构在整个实验期间基本没有变化，氧化初期即形成双层结构：外部以粗大的NiAl2O4尖晶石和细小的α-Al2O3组成混合氧化层，内部是单一的α-Al2O3层。表面氧化膜的剥落区域很快会被新形成的α-Al2O3膜覆盖；涂层内部的退化以Al的损耗为主，氧化结束时仍含有约19 at.%的Al。 研究了C2涂层在真空退火条件下涂层/基体互扩散对涂层退化的影响以及原位生成Cr基扩散阻挡层在长期氧化过程中对Al内扩散的抑制作用。同时，比较了C2和C3涂层在1000-1150℃范围的恒温和循环氧化性能差异。结果表明，在低氧压下表面氧化不占主导因素时，互扩散也会造成涂层的迅速退化；在涂层/基体界面处添加Cr基扩散阻挡层时，可以在较长时间内显著地抑制Al内扩散；由于C2和C3涂层对应的各亚层具有不同的成分（主要为有益微量元素含量），并且Cr基扩散阻挡层减缓了C3涂层的退化速度，因此，后者具有更为优异的长期氧化性能。研究了C1、C2和C3涂层在700和900℃下（Na2SO4+K2SO4）和（Na2SO4+NaCl）两种混合盐体系中的热腐蚀性能和腐蚀机制。腐蚀动力学曲线和结构分析表明，C3涂层的热腐蚀性能最好，C2涂层次之，C1涂层最差。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64504]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 马军. 两种MCrAlY系复合涂层的制备和性能研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
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