K488合金Al-Si渗层的结构与热腐蚀性能

摘要

K488合金为我国新近研制的镍基沉淀强化铸造高温合金,用于船用重型燃机涡轮叶片的制造,其工作环境恶劣,对材料的抗高温、耐腐蚀性能要求苛刻。本实验采用含铬无机盐配制粘接剂,以浆料法在K488镍基高温合金表面制备铝硅涂层;并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析等手段对渗层组织结构进行分析;通过高温氧化、盐雾腐蚀对涂层的保护性能进行表征;分析讨论了硅、铝等元素在其过程中的作用机制。
　　研究结果表明,Al-Si渗层可分为四层,主要由富Al的NiAl相、铬硅化合物第二相颗粒、以及为含Si的铬的碳化物组成。随渗剂中硅含量的上升,铬硅化合物层厚度增加,铬硅化合物种类变化,含硅的铬的碳物层厚度增加,但渗层整体厚度降低。随着渗镀时间增加,硅在渗层中的分布更加均匀,铬硅化合物第二相颗粒更加细小,但渗层整体厚度不变。
　　高温氧化实验结果表明,制备有铝硅涂层的K488合金抗氧化能力优异。硅含量的提高和渗镀时间的延长有助于提高涂层性能。随着渗层中硅含量的上升,涂层表面的氧化产物形貌由疏松针状变为致密球状颗粒;氧化产物相组成由θ-Al2O3为主变为α-Al2O3为主,致密完整氧化层形成的时间缩短;渗层中的铝与合金基体中镍的互扩散降低;粗大铬的碳化物析出减少。随着制备涂层时渗镀时间的延长,涂层表面氧化产物致密度更高;α-Al2O3含量更高;氧化膜厚度更为均匀,氧化坑洞减少。随着高温氧化时间的延长,氧化产物组成由θ-Al2O3为主变为α-Al2O3为主。高温氧化四小时后已有大量α-Al2O3生成,其生成速度较单一渗铝涂层有很大提高。
　　盐雾腐蚀实验结果表明,制备有铝硅涂层的K488合金耐盐雾腐蚀性能良好。渗剂的硅含量存在最优值,增加或减少都会影响涂层的性能。渗剂中硅含量较低时延长渗镀时间会对涂层的耐腐蚀性能产生不利的影响。渗层中硅含量过低,将导致腐蚀过程中不利于产生致密的α-Al2O3;渗层中硅含量过高时,将生成硬脆相Al5Cr,导致涂层发生剥落现象,降低其耐腐蚀性能。渗层中硅含量较低时,随着制备涂层时渗镀时间的延长,硅元素在渗层中的分布更加均匀,这使得涂层外侧硅含量降低,即降低了硅对α-Al2O3生成的促进作用。渗层中硅含量较高时,延长渗镀时间对涂层外侧硅含量影响不大,但会使硬脆第二相更为细小弥散,减小其危害,使涂层耐腐蚀性能有所增加。

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第1章 绪 论

1.1 高温合金

1.2 高温涂层

1.3 高温氧化

1.4 盐雾腐蚀

1.5 主要研究内容

第2章 实验材料及实验方法

2.1 实验材料

2.2 渗层制备

2.3 组织结构分析

2.4 性能测试

第3章 铝硅渗层的微结构

3.1 时效处理对渗层微结构的影响

3.2 渗剂成分对渗剂微结构的影响

3.3 渗镀时间对渗层微结构的影响

3.4 本章小结

第4章 渗层的高温氧化

4.1 不同工艺制备涂层的高温氧化动力学

4.2 不同工艺制备涂层高温氧化后的组织结构

4.3 高温氧化过程中渗层结构的变化

4.4 本章小结

第5章 渗层的盐雾腐蚀

5.1 不同工艺制备涂层的盐雾腐蚀动力学

5.2 不同工艺制备涂层盐雾腐蚀后的组织结构

5.3 本章小结

结论

参考文献

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