k438合金铝硅涂层抗高温氧化性能的研究

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1、哈尔滨]j程火学硕士学位论文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。料浆渗铝硅涂层是一种很有前途的二元涂层。这种涂层具有良好的高温抗氧化能力。这与涂层中硅的合理分布与扩散有关。本研究采用热扩散的方法，在K438高温合金表面制备了Al—Si涂层，经1000℃，500h高温氧化性能试验，通过光学显微镜、扫描电镜、能谱等对试样表面、截面观察分析，讨论渗铝硅涂层的抗高温氧化性能，并对硅的作用机理进行探讨。通过对渗铝硅试样和原始试样不同时间高温氧化腐蚀后测出的单位面积增重绘制出高温氧化动力学益线，并对曲线进行动力学分析，由动力学曲

2、线可以看出，铝硅涂层较渗铝涂层和原始试样有较好的抗高温氧化性能。本试验采用XL一300FEG型扫描电(SEM)镜对涂层表面进行观察分析。用SEM对试样进行表面形貌观察，随着氧化的进行，表面生成连续的A1203膜，起伏增大。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m203膜生成，保护基体。同时用SEM对试样进行断面观察，测量氧化膜厚度，观测氧化膜分层结构，采用能谱仪(EDX)，分析涂层及基体中各个元素的浓度。K438镍基高温合金A1．Si涂层在高温长时间保温过程中，通过互扩散形成的富铝的B—NiAI相和富镍的B—NiAl化合物层使涂层获得良好抗

3、高温氧化性能。Al-si涂层中硅元素呈内高外低的形式分布，往往以富硅的M。C和G相[Ni，。(TiCr。)Si，]颗粒状分布在涂层中。硅能抑制0相的生长，促使B相转变为Y’相，含硅的y’相抗蚀能力大增，其抗氧化能力与B相相当。另外硅促使§相转变为Y7相也有利于降低脆塑转交温度，生成的Q—A1203附着力好，涂层不易开裂、脱落的作用。硅的加入起到扩散障的作用，阻止了基体金属元素的向外扩散和氧元素向内扩散，提高了涂层的氧化抗力。关键词：高温合金；铝硅涂层：高温氧化ABSTRACTTheturbinebladesinaerospacearetypicallypro

4、tectedbyaprotectivecoatingtoimprovetheoxidation-resistantpropertyofthesubstrate．Aluminizedsiliconcoatinghaswelloxidation-resistancewhichisrelatedtothereasonableprofileofsilicon．毗AluminizedsiliconcoatingonsuperalloyK438ispreparedbydiffusinginhi曲temperature．111eoxidationbehaviorofthe

5、coatingisinvestigatedat1000℃inair,for500hbyOM，SEM，EDX，andSOonandtheroleofthesiliconisalsoinvestigated．nekineticanalysisOfthecoatingisdonebytheoxidationkinetics．111eAluminizedsiliconcoatinghasbetteroxidationresistancethantheAluminizedCOatingwhichcarlbeobservedthroughkinetics．Morphol

6、ogyoftheAluminizedsiliconcoatingisinvestigatedthroughXL一300FEGSEM．A1203isformedatthesurfaceofthecoating．Thepeelingof'thecoatingatlongtimeoxidationisobvious．ButthenewfilmofA1203willformtoprotectthesubstrate．ThemorphologyOlt!crosssectionisinvestigatedbySEMandthethicknessOfthefilmiSal

7、someasured．rnleelementprofileinthecoatingandsubstratecanberesearchedbyEDX．TheAluminizedsiliconcoatinghaschangedtoNi—richandAl—richB-NiAlwhichcallimprovetheoxidation—resistanceoftheCOating．nedistilbution0fsiliconinAluminizedsiliconcoatingmainlyjntheinternMcoatingwheretheconcentratio

8、nOfsiliconishighandintheSi