钛铝合金表面涂层工艺与高温抗氧化性能的试验研究

论文摘要

TiAl金属间化合物合金（简称TiAl合金）由于其密度低,比强度和比刚度高,是航空、航天飞行器理想的新型高温结构材料。室温塑性差的问题已通过添加合金元素和显微组织调控等手段基本得到解决,进一步提高其高温抗氧化性能已成为需要重点研究解决的问题之一。本文研究了几种不同工艺方法制备的表面涂层对TiAl合金抗高温氧化性能的影响。用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）分析了涂层氧化前后的表面形貌、微观组织及相组成,并结合氧化动力学曲线对各种涂层高温氧化机理进行了探讨。（1）.研究了双层辉光离子渗Cr层高温氧化行为,结果表明,经过高温氧化后渗Cr层表面生成了一层致密的Cr2O3氧化膜,虽然在长期氧化过程中存在氧化膜局部剥落现象,但新的Cr2O3氧化膜会很快重新生成,因此渗Cr层具有良好的高温抗氧化性能。（2）.研究了等离子喷涂和等离子喷涂-激光重熔复合工艺对NiCoCrAl-Y2O3涂层高温抗氧化性能的影响,结果表明,喷涂层组织疏松多孔,有微裂纹等缺陷,经过激光重熔后,涂层组织较均匀致密,并使涂层与基体的结合由机械结合转变为冶金结合,抗氧化性要明显优于喷涂层。（3）.研究了等离子喷涂和等离子喷涂-激光重熔复合工艺制备的常规和纳米结构热障涂层的高温抗氧化性能,结果表明,在相同材料下,激光重熔热障涂层的高温抗氧化性能要优于等离子喷涂热障涂层;在相同工艺下,纳米结构热障涂层高温抗氧化性要优于常规热障涂层,但纳米结构热障涂层相对常规热障涂层高温抗氧化性提高效果并不显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 金属间化合物高温结构材料的发展概述
• 1.3 TIAL 金属间化合物研究现状
• 1.4 TIAL 金属间化合物高温抗氧化性研究现状
• 1.5 防护涂层技术发展状况
• 1.6 涂层制备方法
• 1.6.1 物理气相沉积
• 1.6.2 等离子喷涂
• 1.6.3 激光熔覆和重熔技术
• 1.7 双层辉光离子渗金属技术
• 1.8 本文研究目的及内容
• 1.8.1 本文研究目的
• 1.8.2 本文研究主要内容
• 第2章 试验材料、工艺及试验原理方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 基体材料
• 2.1.2 涂层材料
• 2.2 试验仪器
• 2.3 试验工艺路线
• 2.4 试验工艺参数确定
• 2.4.1 双层辉光离子渗Cr 工艺参数确定
• 2.4.2 等离子喷涂工艺参数确定
• 2.4.3 激光重熔工艺参数确定
• 2.5 高温氧化原理及试验方法
• 2.5.1 高温氧化原理
• 2.5.2 高温氧化试验
• 第3章 双层辉光离子渗CR 层高温抗氧化性能的研究
• 3.1 概述
• 3.2 渗CR 层制备工艺
• 3.3 氧化前涂层组织形貌分析
• 3.4 试验结果及其分析
• 3.4.1 氧化动力学曲线及分析
• 3.4.2 涂层氧化后组织形貌分析
• 3.5 渗CR 层抗氧化机理探讨
• 3.6 本章小结
• 2O₃涂层高温抗氧化性能的研究'>第4章 NICOCRAL-Y₂O₃涂层高温抗氧化性能的研究
• 4.1 概述
• 2O₃ 涂层不同制备工艺'>4.2 NICOCRAL-Y₂O₃涂层不同制备工艺
• 2O₃ 涂层等离子喷涂制备工艺'>4.2.1 NiCoCrAl-Y₂O₃涂层等离子喷涂制备工艺
• 2O₃ 涂层等离子－激光重熔复合制备工艺'>4.2.2 NiCoCrAl-Y₂O₃涂层等离子－激光重熔复合制备工艺
• 4.3 氧化前涂层组织形貌对比分析
• 4.3.1 涂层氧化前表面形貌对比分析
• 4.3.2 涂层氧化前横截面显微组织分析
• 4.4 试验结果及其分析
• 4.4.1 氧化动力学曲线及分析
• 4.4.2 涂层氧化后组织形貌对比分析
• 2O₃ 涂层抗氧化机理探讨'>4.5 NICOCRAL-Y₂O₃涂层抗氧化机理探讨
• 4.6 本章小结
• 第5章 热障涂层高温抗氧化性能的研究
• 5.1 概述
• 5.2 两种热障涂层不同制备工艺
• 5.2.1 两种陶瓷热障涂层等离子喷涂制备工艺
• 5.2.2 两种陶瓷热障涂层等离子－激光重熔复合制备工艺
• 5.3 氧化前涂层组织形貌对比分析
• 5.3.1 涂层氧化前表面形貌对比分析
• 5.3.2 涂层氧化前横截面显微组织分析
• 5.4 试验结果及其分析
• 5.4.1 氧化动力学曲线及分析
• 5.4.2 涂层氧化后表面形貌对比分析
• 5.4.3 涂层氧化后横截面显微组织分析
• 5.5 热障涂层抗氧化机理探讨
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文