k4104合金 铝 硅 稀土涂层抗高温氧化性能的研究

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1、摘要航空发动机涡轮叶片在使用时必须加防护涂层，以提高基体合金的抗高温氧化性能。铝一硅涂层是一种很好的二元涂层，具有良好的高温抗氧化能力。在铝硅涂层中加入稀土氧化物Y203能更好的改善涂层的抗氧化能力，提高氧化膜的粘附性，降低氧化增重速率。本文用无机盐料浆法分别在k4104镍基高温合金表面制备了越．si涂层和AJ—si加Y：03涂层。依据GBfFl3303--91标准，进行了1000℃×200h高温氧化性能试验，对氧化增重数据进行了分析，用Origin软件绘制了氧化动力学曲线。讨论渗铝．硅．稀土涂层的抗高温氧化

2、性能，并对稀土的作用机理进行探讨。通过对渗铝一硅试样和渗铝．硅．稀土试样高温氧化动力学曲线的分析，得出渗铝一硅．稀土涂层比渗铝．硅涂层有更好的抗高温氧化性能。用带能谱分析的SiRion扫描电镜观察了涂层的表面氧化形貌，并分析氧化膜成分。试样表面生成致密完整的A1203膜，随氧化时间的延长，试样剥落现象也趋明显，但剥落后仍有新的A1203膜生成，保护基体。同时用SEM对试样进行截面观察，测量氧化膜厚度，观测氧化膜分层结构，分析涂层及基体中各个元素的浓度。K4104镍基高温合金渗灿．Si．RE涂层在高温长时间保温

3、过程中，通过互扩散形成的富铝的e—Nim相和富镍的B-NiAl化合物层使涂层获得良好的抗高温氧化性能。涂层中稀土氧化物Y203的加入提高了a-A1203氧化膜与基体的粘附性，降低氧化膜中的应力，涂层不易开裂、脱落；Y203的加入降低了氧化增重速率；Y203的加入还可以阻碍互扩散的进行，降低了NiAJ相中的A1的贫化速率，延长涂层的退化速度，提高涂层的抗氧化性能。关键词：高温合金；铝一硅一稀土涂层；Y203；高温氧化哈尔滨工程大学硕士学位论文Abstract111eturbinebladesinaerospac

4、earetypicallyprotectedbyaprotectivecoatingtoimprovetheoxidation—resistantpropertyofthesubstrate．Aluminizedsiliconcoatinghaswelloxidation-resistance．Toadditionrare—earthoxideY203inAluminizedsiliconcoatingwillhavebetteroxidation—resistantthanAluminizedsilicon

5、coating，itwillimprovetheseizingwhichoxidizesthemembrane，reducethespeedofoxidizeincreasingweight．Nickel—basesuperalloyk4104wascoatedwithtwodifferentcoatings：A1一Si，A1一Sicoating、ⅣithY203．AccordingtoGB／T13303--91，thehightemperatureperformanceofthesecoatingshave

6、beenstudiedbyhightemperatureoxidationtestunder1000℃for200h．UsedOfingetodesigntheoxidationkineticsofthetwocoatingsDiscusstheoxidation-resistanceofAI-Si-REcoatingandthefunctionmechanismofrare—earthoxide．Throughtoresearchmeoxidationkinetics，wehavetheresultthat

7、A1-Sicoating、vitllY203hasthebeReranti-oxidationthanA1-Sicoating．MorphologyandcontentofthecoatingwerestudiedbySiRionSEM．A1203isformedatthesurfaceofthecoating．nlepeelingofthecoatingatlongtimeoxidationisobvious．ButthenewfilmofAl203willformtoprotectthesubstrate

8、．111emorphologyofcrosssectionisinvestigatedbySEMandthethicknessofthefilmisalsomeasured．nlcelementprofileinthecoatingandsubstratecanberesearchedbyEDX．TheAl-Si—REcominghaschangedtoNi-richandAl-richB—NiAl