几种高温防护涂层的高温氧化和热腐蚀行为研究

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1、博士论文几种高温防护涂层的高温氧化和热腐蚀行为研究摘要为了进一步降低MCrAlY涂层的制备成本，以发展实用高温防护涂层为目的，在镍基高温合金瀑c6y上制各了一种低成本的NiCr-CrAl涂层。作为对比，同时制备了单渗铝涂层、Al—Si涂层和溅射NiCrAlY涂层。另外，为了进一步改善溅射NiCrAlY涂层高温性能，对其进行渗铝处理，制备出一种新型的复合涂层一一溅射NiCrAlY渗铝涂层(简称NiCrAIY渗铝涂层)。采用热重分析(TGA)、x射线衍射(XRD)、带能谱的扫描电镜(SEM／EDS)、电子探针(EPMA)等分析手段，研究了这些

2、涂层的高温氧化和热腐蚀行为。主要研究结果如下：1．单渗铝涂层、NiCr-CrAI涂层和溅射NiCrAIY涂层在1000～11004C的氧化行为单渗铝涂层在1000。C氧化时形成了以a—A1203为主的氧化膜，具有一定的抗氧化能力；在1100。C表面生成了Ti02和NiAl204等混合氧化物，涂层的抗氧化能力急剧下降。NiCr-CrAl涂层在1000。C生成了薄而致密的口—A1203保护膜而显示出优异的抗氧化性能；尽管在1100℃出现了部分退化，仍然表现出很好的抗氧化能力。溅射涂层在1000℃氧化时表面形成了单一的口一A1203，具有很好的

3、抗氧化性能；在1100。C生成了Cr203和Ti02混合氧化膜，抗氧化能力下降。2．单渗铝涂层、AI．Si涂层、NiCr-CrAi涂层和溅射NiCrAIY涂层的热腐蚀行为研究900。C涂盐(75m％Na2S04+25m％K2S04)热腐蚀结果表明：单渗铝涂层遭到严重腐蚀，失去保护作用，基体出现了内氧化和硫化。Al—Si涂层表面由于致密。—A1203保护膜的形成以及涂层中富si相的有益作用而表现出优异的抗热腐蚀性能。NiCr-CrAl涂层由于Cr的有益作用表现出较好的抗热腐蚀性能，涂层内部出现轻微硫化。溅射涂层由于A1203等保护膜的破坏以

4、及腐蚀介质沿涂层柱状晶的侵入而表现出很差的抗热腐蚀性能。3．单渗铝涂层、A1．sj涂层和NiCr-CrAI涂层在700"C盐和水蒸气综合作用下的腐蚀行为研究单渗铝涂层表面形成了薄而致密的a--A1203保护膜，有效地抑制了腐蚀的进行。Al—si涂层和NiCr-CrAI涂层由于表面形成的Cr203膜与NaCl反应，以及气态产物的生成，而遭到比较严重的腐蚀。4．溅射NiCrAIY涂层和NiCrAlY渗铝涂层在900～1100℃的氧化行为结果表明：溅射NiCrAlY涂层在9001000。C氧化时表面形成了致密的d～A1203保护膜，表现出优异的

5、抗氧化性能；但在1100。C抗氧化性能急剧下降。NiCrAIY渗铝涂层经900℃和1000℃氧化形成了快速增长的0．A1203，氧化增重中文摘要博士论文稍高于溅射涂层；在1100。C氧化后，表面形成以a--A1203为主的氧化膜，表现出很好的抗氧化能力。5．溅射NiCrAIY涂层和NiCrAIY渗铝涂层的高温热腐蚀行为研究分别对溅射NiCrAlY涂层和NiCrAIY渗铝涂层在900℃75wt％Na2S04+K2S04和75wt％NazS04+NaCl盐膜中的热腐蚀行为进行了研究。结果表明：溅射NiCrAIY涂层在短时间内(20h)具有一定

6、的抗腐蚀能力；但经过长时间(100h)腐蚀后，初生的A1203膜熔融破裂而又没有足够的Al补充，加上柱状晶对抗腐蚀性能的不利影响，使得腐蚀加速，最终失去对基体的保护。NiCrAlY渗铝涂层由于涂层中高的A1含量，使得涂层自始至终都形成了单一的A1203保护性膜，有效抑制了热腐蚀的进行，表现出优异的抗热腐蚀性能。无论是铸态合金还是涂层，在含NaCI的硫酸盐中的腐蚀要比在纯硫酸盐中的腐蚀严重得多。6．溅射NiCrAIY涂层和NiCrAlY渗铝涂层在70012盐和水蒸气综合作用下的腐蚀行为研究在700℃盐和水蒸气综合作用下，溅射NiCrAlY涂

7、层由于Cr203等与NaCI反应，涂层产生剥离，失去保护作用；NiCrAIY渗铝涂层形成了薄而致密的越203保护膜，表现出优异的抗腐蚀性能。关键词：铝化物涂层，溅射涂层，氧化，热腐蚀lI博士论文凡种高温防护涂层的高龌氧倔积热腐蚀行为研究ABSTRACTBothasaloneoverlaysandasabondcoatingforTBCs，MCrAIYcoatingsarewidelyappliedtobladesandotherhotgasturbinecomponents，Thecostofcolnmontechnologies，suc

8、hasAPS，EB—PVD，usedforthecoatingpreparationismuchhigherthanthatofthealuminization，atra血tionalwayt