cvd法硅改性铝化物复合涂层工艺及性能研究

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1、分类号：学校代码：８２７０１密级；机械科学研究总院硕ｄｂ学位论文ＣＶＤ法娃改性铅化物复合涂层工艺及性能研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ－ｍｏｄｓｉｔｅＣｏａｔｉｎｓｂＳｉｌｉｃｏｎｉｆｉｅｄＡｌｕｍｉｎｉｄｅＣｏｍｐｏｇｙＣＶＤＭｅｔｈｏｄｓ培养单位；武汉材料保护研究所专业：材料学研究方向：金属热处理研究生姓名；杨甫指导教师；吴勇研究员２０１５年６月巧日机械科学研究总院本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合机械科学研究总院硕。（博）±学

2、位论文质量要求？答辩委员会签名：主席：（工作单位职称）＾Ａ成批若裝戴委员；导师；名４独创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得，论文中不包含其的研究成果。据本人所知，除了文中特别加臥标巧和致谢之处外他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得机械科学研究总院或其他教育一机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。￣’’封＇主日期：７Ｌ学位论文作者签名：掉＾学位论文版权使用授权书本人完全了解机械科学研究

3、总院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并磁盘，允许论文被查阅和借飼。本人授口的复印件和向国家有关部或机构送交论文研究数据库进行检索，权机械科学总院可将学位论文的全部或部分内容编入有关可。＾＾采用影印、缩印或扫描等复制手段本保授存权、汇编学位论文莎密的学位论文在解密后适用书）（：Ｐ导师签名：作者签名商朽■■■’期；＝＾作曰期么口以妇曰川７导摘要航空发动机涡轮叶片通常采用化学气相沉积（CVD）法在内腔和外表面涂覆一层单一铝化物涂层，以降低叶片的高温腐蚀。但这种铝化物涂层抗热腐蚀性能较差，长期在高温中服役时，涂层会与基体合金元素会

4、发生互扩散，造成涂层中铝含量降低，最终导致涂层表面不能形成连续致密的氧化铝保护膜，涂层即失去保护作用。通过向单一铝化物涂层中加入改性元素形成改性铝化物扩散障涂层，可明显提高涂层的抗高温氧化性能和抗热腐蚀性能，进而提高航空发动机涡轮叶片的使用寿命。本文使用CVD法沉积+扩散复合处理工艺对前期试验制备的单一铝化物涂层进行了优化，处理后涂层中的元素扩散得较为充分，涂层组织均匀，同时，涂层厚度会有一定程度的增加，内层占涂层厚度比例发生变化，涂层呈现不同的结构。通过铝化物沉积+扩散复合处理工艺前后涂层成分、组织结构变化，本文对CVD法沉积+扩散复合处理工艺下单一铝化物涂层形

5、成过程进行了研究。在对CVD法单一铝化物涂层制备工艺和形成过程深入认识的基础上，本文系统地研究了CVD法Si改性铝化物涂层制备工艺，发现一步Al-Si共沉积工艺可控性差，涂层中元素出现相间分布的特殊情况；两步法中先沉积Al后沉积Si会导致硅化物替代铝化物的情况发生；先沉积Si后沉积Al可较容易地制备出外层富Al内层富Si的双层结构涂层，外层与内层通过冶金结合，涂层结构合理。因此，选择CVD法先沉积Si后沉积Al工艺制备硅改性铝化物涂层，进而研究采用CVD法先沉积Si后沉积Al+扩散复合处理工艺，与无扩散处理的硅改性铝化物涂层相比，涂层厚度增加，在外层与内层之间出现

6、富Al的中间层，涂层成分分布、组织更为均匀。本文进行了1100℃温度下60h的高温氧化试验，结果表明Si改性铝化物复合涂层表现出比单一铝化物涂层更为优异的抗高温氧化性能。在高温氧化过程中单一铝化物涂层中的Al含量降低；Si改性铝化物复合涂层中Si对Al的内扩散起到了很好的阻挡作用。在高温氧化过程中，Si改性铝化物涂覆试样和单一铝化物涂覆试样都先后经历增重较快的氧化初期阶段（0～20h）和增重较慢的氧化平稳阶段（20～60h）。关键词：Si改性铝化物涂层，CVD，扩散处理，镍基高温合金，抗高温氧化性能IIIABSTRACTSimplealuminidecoating

7、s,whichcaninhancethehightemperaturecorrosionresistanceoftheaeroengineturbineblades,areusuallydepositedoninternalcoolingchannelsinturbinebladesandvanesbychemicalvapordeposition(CVD)methods.However,thesimplealuminidecoatingshavepoorhotcorrosionresistance,andtheinterdiffusionofelementsbe

8、tween