AlYSi涂层组织结构及抗燃气热腐蚀性能

2010-08-21 张鹏飞 北京航空材料研究院

  采用真空电弧离子镀技术在K465 镍基高温合金基材上制备了AlYSi 沉积- 扩散型涂层。研究了真空退火处理前后涂层的组织结构,以及涂层在900℃下的燃气热腐蚀行为。结果表明,经真空退火处理后的AlYSi 涂层主要由β-NiAl 相组成,与基体结合良好;K465 合金在热腐蚀过程中表面产生了大量的腐蚀剥落;AlYSi 涂层在热腐蚀过程中表面形成了Al2O3保护膜,显著提高了合金的抗燃气热腐蚀性能。

  航空发动机热端部件特别是涡轮部件是在高温,高转速及复杂应力作用下工作的,不但要具有较好的高温强度,较高的蠕变持久性能,疲劳性能及优异的组织稳定性,还要求基体材料具有较好的抗高温氧化及抗热腐蚀性能,这些部件通常用Fe、Ni 或Co 基合金材料制造,采用W、Mo、Ta、Re 等作为强化元素。尽管如此,在高温燃气环境下工作时热端部件表面出现氧化和腐蚀现象是不可避免的,氧化和腐蚀一旦出现就会使基体材料直接受到损伤而导致机械性能急剧下降。因此必须采用防护涂层进行保护,铝化物涂层作为高温防护涂层的一种,具有优良的抗高温氧化和耐热腐蚀性能,在国内外得到了广泛的应用[1~4]

  传统的铝化物涂层大多采用料浆渗、粉末埋渗等工艺制备[5] ,而本项目采用的是真空电弧离子镀工艺,用该工艺得到的合金化扩散铝化物涂层具有厚度、元素和相组成可精密控制的优点并具有准确的重复性,而且大大改善了工作条件。

  这段话以K465 铝合金为基本材料,运用进口真空电弧放电铝离子镀技艺提纯AlYSi 表层,数据分析了表层的组织化设计,并对表层在900℃下的天然气热金属腐蚀方式实施了探索。 1、实验室方案 1.1、实验英文食材   基体各种锰钢原料为K465 镍基高热各种锰钢,耐磨涂层原料为AlYSi。热耐腐蚀应力测试样品尺码:30 mm×10 mm×1.5 mm。 1.2、耐磨涂层加工制作工艺   应用进口涡流焊弧阴阳离子镀技术性基性岩耐磨涂膜,金属电极靶材是基性岩装修材料。基性岩方式:试板前进行处理→试板装挂于进口涡流室→对进口涡流室抽进口涡流→对试板轰击调温、清晰→基性岩耐磨涂膜→进口涡流固溶处理。   金属涂层堆积工序基本参数:焊弧交流电I=500~600 A,零件偏压U=10~30 V。

  真空退火工艺参数:1050℃,2 h,真空度大于7.5×10- 3 Pa。

1.3、工作方法步骤   根据HB7740 天燃气热氧化耐压冲击试验台报告手段规程实行。耐压冲击试验台报告热度900℃,飞机维修气油精准流量200 mL/h,人工合成大海赋予量200 mL/h,燃气比值1∶45。每25 h 称样多次,试件从炉中导出来后任其氧化代谢物当然掉落的,对试件实行称样,仔细观察试件質量变动和氧化发展,耐压冲击试验台报告的时间100 h。耐压冲击试验台报告实现后,对试件实行碱洗,去除漆层氧化代谢物,计算出氧化传输率。 3、论文   (1)用于抽真空泵脉冲阴阳离子镀技術在镍基气温合金属K465 上分离纯化了AlYSi 基性岩- 对外扩散型纳米金属涂层。通过1050℃抽真空泵退火处理后,纳米金属涂层氛围上下俩层,最主要的由β- NiAl 相组建。   (2)K465 各种合金经900℃,100h 天然气热结垢检测后,形成许多的结垢物质脫落,结垢增重带宽较大的,抗热结垢功效很差。   (3)K465 碳素钢钢+AlYSi 镀层经900℃,100h天燃汽热腐烛工作后,找不到腐烛化合物裂开,腐烛增重波特率较小,镀层有效提生了碳素钢钢的抗天燃汽热腐烛能力。 规范文章

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