不同成分alsi涂层的抗氧化性能研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要本论文以航空发动机涡轮叶片为应用背景。用无机盐料浆法在K4104镍基高温合金表面制备了砧．Si涂层。涂层制各时，在料浆中分别添加少量铬酐(Cr03)、不添加铬酐(Cr03)、添加较多量铬酐(Cr03)得到了三种不同成分的Al—Si涂层。用静态氧化增重法对三种涂层进行抗氧化性能试验，试验温度为1000℃，保温时间依次为5h，25h，50h，100h，150h，200h．。以降性爵为拟合公式，用最小二乘法拟合出三种不同成分刖．Si涂层的氧化动力学方程分别为：F40=106．65tF埘=282

2、．03tr375=60．02t。方程不符合简单的抛物线方程，其指数．n>2，表面生成了致密的氧化膜。用odgin软件绘制氧化动力学曲线，三种舢．Si涂层在氧化初期增重较快，随着致密的a．A1203氧化膜的生成，氧化动力学曲线趋于平缓。添加少量Cr03得到的舢．Si涂层的氧化动力学曲线始终低于不添加Cr03得到的m．si涂层和添加大量Cr03得到的A1．Si涂层，且氧化50小时后接近水平直线。用带能谱的扫描电子显微镜对氧化膜和截面组织形态进行观察及分析。观察发现三种砧．Si涂层在氧化初期以亚稳态e．A1203的生成为主

3、，随着氧化时间的延长，e-A1203向外生长并向a．A1203转变。添加少量Cr03得到的舢．si涂层中含有少量的c，等离子有利于o．A1203向d．A1203转变的离子，氧化50小时后转变基本完成。不添加Cr03得到的A1一Si涂层和添加大量C帕3得到的址．Si涂层氧化初期阶段生成了较多的NiCr204、Ti02、NiAl204等化合物，这些化合物破坏了涂层的连续性和致密性。氧化过程中，添加少量Cr03得到的舢-Si涂层生成的氧化膜最致密。截面组织形态观察发现三种～．si涂层属于内扩散涂层，由氧化层、外层、中间层、

4、扩散层组成。氧化过程中，三种越-Si涂层表层生成了连续的氧化膜。经过200小时氧化后，三种舢．si涂层外层仍由B-NiAl组成。其中添加少量Cr03得到的触．Si涂层扩散层形成了一层连续的富硅“隔层”阻止了铝与合金元素的互扩散，其外层的灿含量变化最小。因此，三种不同成分的A』．si涂层中，添加少量Cr03得到的赳．si涂层的抗高温氧化性最好。关键词：灿．Si涂层；高温氧化；无机盐料浆法；铬酐(Cr03)哈尔滨工程人学硕士学位论文AbstractBasedonaeroe11．西neerturbine，A1·Sicoat

5、ingwerepreparedonnickel．basesuperalloyK4104byslurryprocess．Chan舀ngaddingofCr03inslurryattainedthreekindsofA1一Sicoatings．TheyareAI—SicoatingsaddingalittleofCr03、舢·SicoatingsaddingnoCr03andAI—SicoatingsaddingalotofCr03，StaticoxidationresistanceofthethreekindsofA1

6、-Sicoatingswerecarriedoutat1000℃for5hr25hr50hr100hr150llr200hr．OxidationkineticsequationofthethreeAI．Sicoatingarer‘”=106．65tj碡26=282．03tj，j’j”=60．O丑．whicharenotsimpleparabolicequations．TheirexIX)nentfn)iShigherthan2．T1IismeansthatoxidescaleformedOnAI．Sicoatingi

7、scompact．Oxidationkineticswasdrawedbvorigin．Accordingtooxidationkinetics，oxidationrateofearlyoxidationstageiSfast．WithCt．A1203forming，oxidationkineticsbecomesflat．OxidationkineticsofA1一SicoatingwithaddingalittleofCr03islowerthanAI—SicoatingwithaddingnoCr03andA1

8、-SicoatingwithaddingalotofCr02，whichresultfromthatitsoxidescalesiSmorecompact．OxidescalesandCrosssectionwerestudiedbySEMwithEDX．Itfoundthatforming0-A1：03isdominateintheearly