GH907合金耐蚀涂层研究

论文摘要

本文以镍基高温合金GH907为基体，通过低压等离子喷涂和超音速火焰喷涂技术制备了NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层，并对样品进行了热处理。着重研究了涂层的显微组织和抗中性盐雾腐蚀性能。并对涂层的抗热震性能和结合强度进行了分析，得到如下结论：1．喷涂态的涂层可以看到典型的片层状结构，呈现出在沉积过程中形成的层状河流花纹。涂层中存在一些孔洞和空隙，其余地方结合紧密。经过热处理后，涂层的缺陷（如空隙）减少了很多，涂层与基体之间的界面变得模糊，说明热处理过程促进了涂层组织的均匀化。2．喷涂态的NiCoCrAlY涂层，主要是由γ-Ni相、β-NiAl相、少量γ’-Ni3Al和过饱和的α-Cr相组成的，热处理后，涂层中的相组成发生了变化，γ’-Ni3Al相增多，并且涂层表面有Al2O3生成。喷涂态的NiCr涂层是由γ-Ni和Cr1．12Ni2．88两个相组成的；热处理后，涂层和基体之间产生了互扩散，涂层是由Cr3Ni2和Fe0．64Ni0．36组成的。3．从中性盐雾腐蚀实验结果来看，NiCoCrAlY涂层的抗腐蚀性能优于NiCr涂层。热处理后NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的腐蚀等级都有提高，大部分都可以提高3个等级左右．说明经过热处理的涂层抗腐蚀性能都有提高，且仍是NiCoCrAlY涂层的抗腐蚀性能优于NiCr涂层。EDS分析得知NiCoCrAlY涂层的腐蚀产物是Al、Fe、Ni、Co和Cr等的氧化物和氯化物，NiCr涂层的腐蚀产物主要为Ni、Fe、Co等的氧化物。基体材料的腐蚀产物经过EDS分析知其主要是Fe的氧化物，及少量Ni、Co等的氧化物。经过XRD进一步分析，得出基体腐蚀后的产物主要是Fe的各种复杂的氧化物、NiO、NiCl2、Al2O3等各种氧化物和氯化物。4．喷涂态的NiCoCrAlY样品经过10次热震后，大部分样品都可以观察到裂纹的产生，涂层最厚的5#还发生了涂层大面积的剥落。NiCr系的涂层看不到裂纹，涂层表面有黄色纹路形成的沟壑，这是涂层在热震过程中发生了氧化造成的。热处理态的样品经过50次热震后，跟喷涂态相比，涂层的抗热震性能有了大幅度提高，主要表现在热处理后的样品表面基本上观察不到裂纹，即使是把涂层表面放大到较大倍数，涂层表面仍然观察不到裂纹。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.2 MCrAlY涂层及高温防护涂层研究
• 1.2.1 MCrAlY涂层的相组成
• 1.2.2 MCrAlY中合金元素的作用
• 1.2.3 高温防护涂层的抗腐蚀性能研究
• 1.2.4 涂层结合性能的研究
• 1.2.5 涂层的抗热震性能研究
• 1.3 MCrAlY涂层的制备方法
• 1.3.1 低压等离子喷涂（LPPS）
• 1.3.2 超音速火焰喷涂（HVOF）
• 1.4 本论文研究目的和主要内容
• 1.4.1 本论文的研究目的及意义
• 1.4.2 本论文研究内容
• 1.4.3 本论文的创新之处
• 第二章 实验方法与表征
• 2.1 样品制备
• 2.1.1 基体及喷涂粉末
• 2.1.2 喷涂设备
• 2.1.3 实验工艺流程及工艺参数
• 2.2 样品分析表征
• 2.2.1 结构分析
• 2.2.2 相分析
• 2.2.3 粗糙度测量
• 2.2.4 孔隙率测量
• 2.2.5 涂层耐腐蚀性能
• 2.2.6 结合强度
• 2.2.7 抗热震性能
• 第三章 热处理对涂层组织结构的影响
• 3.1 NiCoCrAlY涂层
• 3.1.1 喷涂态NiCoCrAlY涂层的显微组织分析
• 3.1.2 热处理态NiCoCrAlY涂层的显微组织分析
• 3.1.3 热处理后元素扩散
• 3.2 NiCr涂层
• 3.2.1 喷涂态NiCr显微组织
• 3.2.2 热处理态NiCr显微组织
• 3.2.3 热处理后元素扩散
• 3.3 涂层孔隙率分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 涂层抗中性盐雾腐蚀性能研究
• 4.1 喷涂态涂层盐雾腐蚀分析
• 4.1.1 涂层表面宏观形貌盐雾腐蚀
• 4.1.2 盐雾腐蚀评级
• 4.1.3 涂层盐雾腐蚀腐蚀表面微观形貌及机理分析
• 4.1.4 涂层盐雾腐蚀横截面微观形貌
• 4.2 热处理态涂层盐雾腐蚀分析
• 4.2.1 涂层表面宏观形貌盐雾腐蚀
• 4.2.2 涂层盐雾腐蚀表面微观形貌分析
• 4.2.3 涂层盐雾腐蚀横截面微观形貌分析
• 4.3 涂层的电化学分析
• 4.4 腐蚀机理讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 涂层的结合强度及抗热震性能研究
• 5.1 涂层结合强度及分析
• 5.2 涂层热震实验及分析
• 5.2.1 热震实验后涂层形貌及分析
• 5.2.2 热震实验后涂层横截面显微组织及分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果
• 附件