多孔NiCr在750℃﹢NaCl沉积盐中的热腐蚀机理研究

《多孔NiCr在750℃﹢NaCl沉积盐中的热腐蚀机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、畅谴蠛。『∥■CoatingTechnology一镧涂层技术是航空制造技术的重要组隧成部分之一，涂层材料与涂层制造技术创嚣新在提高热机效率和航空发动机工作温黧度、降低油耗等方面发挥着重要的作用，图有效地弥补了单一材料性能的不足，使其霆具有耐热、隔热、抗氧化、耐腐蚀和可切削搿等综合性能，发展前景广阔。露H、。。一黪栏目策划：海山良辰多孔NiCr在750o(3NaCI沉积盐中的热腐蚀机理研究米陈凌云坦，兰昊2，黄传兵2，杨滨1’3，房师阁2张伟刚2(1．北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083；2．中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100190；3．北京科技

2、大学钢铁共性技术协同创新中心，北京100083)【摘要】针对飞机发动机高压压气机NiCr系可磨耗封严涂层发生的NaCI热沉积盐高温腐蚀现象，采用粉末烧结法制备了多孔80Ni20Cr合金，研究了其在750qC空气气氛中的NaCl热腐蚀行为。采用x射线衍射和能谱分析等技术对腐蚀产物进行了分析。结果表明，NaCl固体盐通过阻碍合金表面生成连续致密的Cr20，，加速多孔NiCr的腐蚀和氧化。研究发现，在样品外表面形成的Cr20，、NiO、NiCr20。混合氧化物膜易开裂剥落，是合金加速腐蚀的主要方式。此外，通过同步热分析并结合热力学模拟计算发现，NiCr合金的热腐蚀由氯化一氧化协同控制，初始依靠N

3、aCI与Cr元素反应引发合金的循环腐蚀，并推动整个腐蚀过程不断进行。关键词：NaCl；热腐蚀；涂层；多孔NiCrDoI：10．16080／j．issnl671．833x．2017．08．032陈凌云博士研究生。研究方向为耐腐蚀可磨耗封严涂层的制备及性能研究。封严涂层已广泛应用于先进航空发动机的风扇、压气机和涡轮等部位的动密封，在提高热机效率、降低油耗等方面发挥着重要的作用⋯。t基金项目：国家自然科学基金(51471159)中国科学院青年创新促进会(2017067)。32航空制造技术·2017年第8期其中，可磨耗封严涂层是一种牺牲型涂层，喷涂在发动机的静子和转子部件之间，能够有效地减小篦齿与

4、外环、叶尖与机匣之间的间隙，应用最为广泛[2-31。用于高压压气机部位的可磨耗封严涂层需要在高温和高速气流冲蚀下工作，涂层通常选用NiCr系耐热合金作为金属相，氮化硼、硅藻土等多孔陶瓷作为非金属相，同时含有10％以上的孔隙H】。这种多元、多相、多孔的涂层结构具有耐热、隔热和可切削等综合性能。在高温干空气氧化条件下，合金中的cr元素能够形成具有保护作用的Cr20，。而在海洋环境下服役的飞机，其发动机处于有较高盐雾的大气环境，加之涂层本身属于多孔结构，NaCl能够随着水蒸汽进入发动机并沉积在涂层表面及孔隙内部，诱发涂层发生热盐腐蚀失效15-61。对于飞机发动机的腐蚀和涂层防护技术的研究，前期主

5、要集中在“一低一高”两大部位：即低压压气机部位的盐雾电化学腐蚀行为和高压涡轮部位的高温含硫燃气热腐蚀行为[7-9]o随着飞机在高盐雾浓度热带海洋作业时间的增加，发动机内部多孔封严涂层中的NaCl固体含量会不断累积，特别是高压压气机部位，其工作温度较高(500～750℃)但是又低于NaCI的熔点，固体盐的累积效应特别突出。众所周知，在7000C左右，NaCl就能够显著加速不锈钢的腐蚀忙l，研究发现NaCl不但能够和Cr20、氧化层发生化学反应，还能够直接腐蚀纯Cr基体，形成无保护作用的Cr，O，【l肚ll】。鲜有学者对高压压气机部位NiCr基多孔涂层发生的热盐腐蚀进行研究。本研究通过制备具有

6、类似涂层结构的多孑L80Ni20Cr合金，研c。砷。gTe。恻ogy涂层技术究了其在750。C下、NaCI沉积盐的热腐蚀行为，并探讨腐蚀机理。试验材料和方法将Ni粉(纯度>99．9％，5～8“m)，Cr粉(纯度>99．9％，1～2Ixm)，NH。HCO，(作为造孔剂)混合均匀，冷压成形。其化学成分为80Ni20Cr(质量分数，％)。随后将压坯在1000℃氢气气氛下8h烧结成形，制备模拟可磨耗封严的多孔涂层。将试样切割成10．0mm×10．0mm×1．0mm的块体，并在试验前用砂纸磨至1000#，丙酮超声清洗后烘干备用。热腐蚀试验采用涂盐法，试验温度为750℃。把NaCl饱和溶液涂抹于样品表

7、面，然后烘干称重，保证涂盐量达到4mg·cm～。每隔10h取出洗净干燥称重，平行试样为3个。随后重新涂盐并开始下一周期试验。进行腐蚀试验的同时，另一组未涂盐的样品放入高温炉进行对比试验。样品及腐蚀产物的微观结构采用扫描电子显微镜进行观察(SEM，JSM一7001F)，并利用SEM自带的x射线能谱仪(EDS)以及x射线衍射仪(XRD，PANalyticalB．V．，X’PertProMPD)对腐蚀产物进行物相分析。采用德国