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高低温交替海洋环境下NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层的腐蚀失效机理被引量:1
2024年
为探究NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层在高低温交替海洋环境中的腐蚀损伤和退化机理,通过设计高-低温氧化交替和高温氧化-酸性盐雾交替试验,对NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层腐蚀损伤开展研究。试验结果表明,经750℃高-低温交替氧化50次循环后,涂层在氧化试验中发生氧化侵蚀,但表面结构完整性并未受到破坏。试验结束后合金质量仅增加了3.87 mg/cm^(2),表明涂层有效抑制了氧气向内部发生扩散,避免了基体遭受氧化侵蚀。在50次高温氧化-酸性盐雾交替循环过程中,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层发生了严重的腐蚀降解,试验结束后合金质量高达13.52 mg/cm^(2)。氧化层结构因长期的盐雾侵蚀导致表面松动,萌生腐蚀孔洞甚至发生脱落。随着高温氧化-酸性盐雾交替循环次数的增加,引起涂层损伤的临界反应由氧化侵蚀转变为热腐蚀。混合盐共晶反应生成的氯气作为催化载体,加速了氧化产物的生长,证明NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层在高温氧化-酸性盐雾交替环境下的抗腐蚀性能较弱。
朱荣涛张亮汪永宏陈世露季星红池汕许金亮郭春江段龙汉燕峰解志文
关键词:海洋环境
GH907高温合金表面电弧离子镀NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层的高温抗氧化性能研究被引量:1
2024年
为提高GH907高温合金在750℃下高温抗氧化性能。在GH907合金表面采用电弧离子镀技术(AIP)制备NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层。系统开展复合涂层的高温抗氧化行为和机理研究,利用XRD、SEM和EDS等微尺度分析表征方法,全面解析氧化过程中物相的结构特征、氧化产物成分及表/截面形貌特征。结果试验表明,750℃氧化500 h后,GH907高温合金氧化层(FeO,Fe_(2)O_(3))萌生大量裂纹,氧化层发生大面积剥落。基体呈迅速氧化增重趋势,500 h质量增重值为22.38 mg/cm^(2)。相比之下,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层在氧化实验中,由于形成连续且致密的Al2O3屏障层,有效抑制氧气内扩散,延缓GH907高温合金发生氧化反应的影响。氧化80 h质量增重为6.37 mg/cm^(2),随后质量增重率趋于稳定,500 h复合涂层质量增重值仅有7.68 mg/cm^(2)。结论由此表明,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层可以显著提高GH907高温合金高温抗氧化性能。
朱荣涛丁晓理陶浩天关紫匀燕峰解志文
一种NiCoCrAlY粘结层微结构飞秒激光加工方法
本发明属于飞秒激光加工技术领域,具体公开了一种NiCoCrAlY粘结层微结构飞秒激光加工方法,包括如下步骤:建立飞秒激光加工NiCoCrAlY材料的烧蚀模型;烧蚀模型的热源加载项;边界条件的设定;结合双温方程的烧蚀NiC...
蒋睿嵩 胡越 王劭剑 陈朝浪
一种NiCoCrAlY抗高温氧化热喷涂合金粉末材料的制备方法
本发明涉及热喷涂涂层材料领域,具体提供一种NiCoCrAlY抗高温氧化热喷涂合金粉末材料的制备方法。采用“预制母合金+超声气体雾化”两步法工艺:(1)真空感应熔炼制备母合金锭:真空度不大于5Pa时加热,精炼温度1470±...
张甲邓予婷栾胜家高明浩常辉朱宏博徐娜侯万良常新春
NiCoCrAlY/YSZ梯度涂层热力学性能的有限元模拟被引量:2
2023年
采用代表体积单元法建立NiCoCrAlY/YSZ梯度热障涂层的有限元二维微观模型,计算不同相成分配比下梯度层的热物理性能参数,将参数结果推广到三维多层涂层实体模型,研究热循环过程中双层结构涂层和梯度结构涂层的热力学性能。结果表明:梯度层的弹性模量、泊松比、热膨胀系数、导热系数与各相成分比例近似呈线性关系,导热系数受各相分布形态的影响;当梯度层中NiCoCrAlY相成分比例在0.7以下时,导热系数较低,常温状态最高为2.91 W·m^(-1)·K^(-1)。相比于双层结构涂层,梯度结构涂层的YSZ成分比例降低20%,隔热温度降低14%,陶瓷面层在高温时产生的热失配径向拉应力降低47%,轴向拉应力降低32%,切应力降低37%,冷却后的残余应力降低50%,这归因于涂层结构的梯度化有效降低涂层与基体热膨胀系数不同而产生的热失配应力。根据涂层应力分布结果,涂层易在TC/BC界面的中心区域形成垂直裂纹,靠近外侧边缘区形成水平裂纹。
王士峰夏明岗刘明王玉王斌白宇王海斗
关键词:热障涂层梯度结构
NiCoCrAlY/AlSiY涂层的高温热疲劳损伤机理与寿命预测
针对航空发动机涡轮叶片高温氧化损伤问题,本课题以电弧离子镀技术在TC4钛合金基体上制备的Ni Co Cr Al Y/Al Si Y涂层为研究对象,对比研究在不同高温热循环次数下涂层的热残余应力、热残余变形和裂纹损伤机理,...
赵学龙
关键词:应力
化学镀Pt对多弧离子镀NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响
2023年
目的改善多弧离子镀NiCoCrAlY涂层的抗高温氧化性能,探究化学镀Pt对NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响。方法采用多弧离子镀(M-AIP)技术在第二代镍基单晶高温合金上沉积NiCoCrAlY涂层,然后通过化学镀技术在其表面制备厚度约0.5μm的Pt镀层,经真空退火处理后获得Pt改性的NiCoCrAlY涂层。通过1050℃恒温氧化和循环氧化试验测试涂层的高温氧化性能,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射以及电子探针等手段对涂层物相及元素分布进行分析。结果经化学镀Pt改性后,NiCoCrAlY涂层恒温氧化20 h的氧化增重由0.78 mg/cm^(2)减小至0.47 mg/cm^(2),氧化速率常数由6.32×10^(-12)g^(2)/(cm^(4)·s)降低为2.16×10^(-12)g^(2)/(cm^(4)·s);而循环氧化300次的氧化增重由1.52 mg/cm^(2)减小至1.05 mg/cm^(2),氧化速率常数由1.93×10^(-12)g^(2)/(cm^(4)·s)降低为9.86×10^(-13)g^(2)/(cm^(4)·s)。2种涂层在本试验氧化条件下生成的氧化膜均为α-Al_(2)O_(3),但NiCoCrAlY涂层生成的氧化膜更厚且起伏明显,同时在局部区域向涂层内生长,特别是循环氧化后期氧化膜还发生了局部剥落。化学镀Pt改性后,NiCoCrAlY涂层表面生成的氧化膜明显变薄,且致密、平坦,无开裂和剥落现象,同时氧化膜向涂层内的生长得到了有效抑制。结论化学镀Pt改性可进一步提高多弧离子镀NiCoCrAlY涂层的抗高温氧化性能。
闫吕英董志宏鲍泽斌
关键词:高温氧化NICOCRALY涂层多弧离子镀
多组元掺杂对NiCoCrAlY氩气雾化粉末1200℃高温氧化行为的影响
2023年
通过Nb,Hf和Ta元素复合添加改性,利用氩气雾化法制备NiCoCrAlYNbHfTa粉末,并与商用NiCoCrAlY粉末进行1200℃下24,48 h和72 h的氧化性能对比。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对粉末物相、微观结构和元素分布进行分析,通过等温氧化实验对比研究两种粉末的高温氧化性能。结果表明:所制备的粉末具有较好的球形度,球体中元素分布均匀。NiCoCrAlYNbHfTa粉末主要由β相和γ/γ′相组成,商用NiCoCrAlY粉末由γ/γ′相组成。NiCoCrAlYNbHfTa粉末能够快速形成致密的氧化铝膜,并且有效延缓Al的扩散与消耗,而商用NiCoCrAlY粉末在等温氧化后,Al消耗较快。两种粉末氧化增重曲线总体变化趋势较为接近,但商用NiCoCrAlY粉末经历的氧化初期时间较长,Al元素快速消耗殆尽。NiCoCrAlYNbHfTa粉末比商用粉末表现出更优的高温抗氧化性和抗高温烧结性能。
任智强尹轶川王晓明王文宇朱胜韩国峰
超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C涂层的制备及抗氧化性能研究
2023年
目的 提高金属/陶瓷体系高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能。方法 采用离心喷雾造粒、高压氢还原镀镍和固相合金化技术,制备包覆型NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C复合粉体,并采用超音速火焰喷涂技术在镍基高温合金上沉积复合涂层材料,通过SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,通过马弗炉研究涂层在高温下的氧化性能。结果 Al_(2)O_(3)-B4C颗粒表面均匀包覆着一层厚度为2~3μm的NiCoCrAlY合金。超音速火焰喷涂NiCoCrAlY/Al_(2)O_(3)-10%B_(4)C复合涂层结构致密,孔隙率仅为0.45%±0.05%,涂层与基体结合良好。涂层和粉体的主晶相均为Ni的固溶体、α-Al_(2)O_(3)相和B4C相,涂层衍射峰强度比粉体有所降低。在850℃氧化96 h后,涂层表面生成了一层连续的灰色物质,其厚度为1~3μm,经EDX分析,其主要元素组成为O、Ni、Al和Cr,说明主要成分为Ni、Al和Cr的金属氧化物。涂层在850℃的氧化动力学曲线分为2个阶段,氧化初期,涂层快速氧化,生成以NiO、Al_(2)O_(3)和Cr_(2)O_(3)为主的混合氧化物膜;氧化后期,涂层进入稳定氧化阶段,此时涂层的氧化过程主要由O在氧化膜中的扩散速度决定。结论 涂层在850℃的抗氧化性能良好,可在850℃的氧化环境下使用。
曹玉霞孙景卫周海静黄雁黄雁
关键词:超音速火焰喷涂镍基高温合金
Re基扩散障对梯度NiCoCrAlY涂层循环氧化及热腐蚀性能的影响
NiCoCrAlY涂层具有高界面强度、低孔隙率和均匀的成分分布等优异性能,可以在燃气涡轮发动机的叶片上进行沉积。高温腐蚀过程中NiCoCrAlY涂层内的Al元素的大量消耗会导致保护性氧化膜无法长期存在。Al含量的梯度分布...
李钰坤
关键词:循环氧化行为热腐蚀

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曹玉霞
作品数:32被引量:80H指数:6
供职机构:唐山学院环境与化学工程系
研究主题:等离子喷涂 AL NICOCRALY 大气等离子喷涂 CR
向兴华
作品数:63被引量:520H指数:14
供职机构:华南理工大学
研究主题:等离子喷涂 ZRO FE基非晶合金涂层 涂层 梯度涂层
尹钟大
作品数:112被引量:972H指数:17
供职机构:哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
研究主题:马氏体时效钢 力学性能 ZRO 功能梯度材料 稀土转化膜
陈燕
作品数:10被引量:18H指数:3
供职机构:江苏科技大学
研究主题:镁合金 等离子喷涂 NICOCRALY 陶瓷涂层 AZ91D镁合金
朱景川
作品数:161被引量:925H指数:17
供职机构:哈尔滨工业大学
研究主题:力学性能 ZRO TA15钛合金 功能梯度材料 应力松弛