| 电弧离子镀MCrAlY涂层的改进研究 | |
| 戴文君 | |
| Subtype | 硕士 |
| Thesis Advisor | 朱圣龙 |
| 2006-06-19 | |
| Degree Grantor | 中国科学院金属研究所 |
| Place of Conferral | 金属研究所 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | Mcraly涂层 电弧离子镀 退火 渗铝 预氧化 |
| Abstract | MCrAlY涂层由于具有较好的抗高温氧化能力和抗热腐蚀性能，而被应用在燃气轮机叶片及其它热端部件上。但是其抗氧化寿命还不足以满足实际工况的要求，在含有NaCl的环境中其抗热腐蚀寿命太短。为了延长MCrAlY涂层的抗氧化寿命和提高其抗热腐蚀性能，本文从制备工艺和后处理工序角度出发，对电弧离子镀NiCoCrAlY涂层进行以下的改进研究。 采用了电弧离子镀（AIP）方法制备了NiCoCrAlY涂层，研究了制备工艺参数对涂层沉积速率和微观结构的影响。研究发现，电弧离子镀涂层的沉积速率与基片偏压、弧电流、基片位置和靶－基片距离有关。负偏压增大，沉积速率降低；弧电流增大，沉积速率增加；靶－基片距离越小，沉积速率越大。涂层表面形貌受到负偏压、靶－基片距离的影响。负偏压增大到300V以上时熔滴表面变粗糙，靶－基片距离过小熔滴粗大。随着负偏压的增大，NiCoCrAlY涂层中Cr、Al含量都是先下降后增加，Co含量先增加后降低。真空室不加热条件下，电弧离子镀NiCoCrAlY涂层主要由γ/γ´相组成；真空室加热220℃保温时制备的涂层则又析出β相。 研究了真空退火对AIP－NiCoCrAlY涂层微观结构、氧化和热腐蚀行为的影响。结果表明，退火处理消除了电弧离子镀NiCoCrAlY涂层的一些孔洞，使涂层组织更致密；使涂层形成γ/γ′+β+σ多相平衡组织；降低了涂层的氧化增重，减少了氧化膜剥落量；轻微降低了涂层退化倾向。在25wt.%NaCl+75wt.%Na2SO4熔盐中850℃热腐蚀20h时，未退火的NiCoCrAlY涂层生成的是外层Cr2O3、内层Al2O3的双层氧化膜，退火后的NiCoCrAlY涂层仅生成一层Al2O3膜，孕育期增长，在一定程度上提高了抗热腐蚀寿命。 AIP－NiCoCrAlY涂层渗铝后涂层分为三层：上层是B2结构的亚稳态β-(Ni,Co,Cr)Al相，底层为γ/γ′+β+σ相的NiCoCrAlY，中间层为互扩散层。AIP－NiCoCrAlY涂层经过渗铝后抗氧化和热腐蚀性能都提高了。1000℃氧化时，表面形成了一层连续致密的氧化铝以及少量TiO2，100h时θ-Al2O3和α-Al2O3共存，500h后θ到α-Al2O3的转变已经完成。涂层通过β→β+σ+γ/γ´的转变发生退化。在热腐蚀时，60h可以观测到单层α-Al2O3膜，120h已经形成了双层α-Al2O3+Cr2O3/α-Al2O3膜，并且涂层通过β→β+α+γ/γ´的转变发生退化。 对渗铝AIP－NiCoCrAlY涂层进行1100℃短时间预氧化处理，研究其氧化和热腐蚀行为的变化。研究发现，预氧化使涂层表面形成了一薄层致密的α-Al2O3 膜，使得涂层在后面的氧化过程中不形成亚稳态氧化铝膜，从而进一步提高了涂层的抗氧化性能，延迟了涂层退化。在含NaCl的熔盐中热腐蚀时，α-Al2O3 膜可以阻碍腐蚀介质和涂层的反应，抑制表面腐蚀产物的生长，从而延长涂层的抗热腐蚀寿命。 本文对电弧离子镀MCrAlY涂层制备工艺参数进行研究，确定了最经济可行的工艺参数。对制备得的涂层进行后续工艺处理，研究了在氧化和热腐蚀过程中它们组织结构演变及涂层退化的规律，并解释了它们抗氧化和抗热腐蚀性能得到提高的原因，为涂层的实际应用提供了依据。 |
| Pages | 84 |
| Language | 中文 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16969 |
| Collection | 中国科学院金属研究所 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 戴文君. 电弧离子镀MCrAlY涂层的改进研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所,2006. |
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