K488合金铝及钴铝渗层的结构与高温氧化和热腐蚀行为

摘要

镍基高温合金具有强度高、耐高温、耐腐蚀等特点，在航空、航天、海洋、石油、化工等领域中广泛应用。作为现代动力装置的各种燃气涡轮机，特别是航空发动机涡轮叶片，重型燃机的涡轮叶片，长期承受燃气腐蚀和高温的氧化，通常从表面开始破坏，其热端部件的热腐蚀及高温氧化问题是其基本的和主要的失效形式之一，解决这个问题的措施主要是在合金表面制备防护涂层，在提高合金部件的抗腐蚀能力的同时又可保持合金的力学性能。
　　本文采用低活度粉末包埋法在K488合金表面渗铝及渗钴铝；并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析渗层的相组成及显微组织；通过循环氧化和埋盐法研究K488合金渗铝及渗钴铝层的高温氧化和热腐蚀行为。
　　研究结果表明，随保温时间的延长，渗层的厚度增加，渗层无孔隙和裂纹，与基体的界面清晰、平整。随时间的延长渗铝及钴铝层主要相由NiAlNiAl23NiAl相转变，而渗钴铝层表面较渗铝层增加了CoAl相。
　　热腐蚀结果表明，在900℃的高温下，在质量比75％NaSO24+25%NaCl混合盐溶液中腐蚀80h后，K488合金腐蚀严重，合金出现严重的内硫化和内氧化；渗铝涂层表面生成了AO和CoCO2324的混合物，由于混合氧化物的存在使得耐腐蚀性提高；而渗钴铝涂层由于表面生成致密的、具有保护性AlO23膜表现出优异的抗热腐蚀性能。
　　高温氧化结果表明，K488合金在前40h氧化动力学曲线近似呈直线关系，在40h后出现剥落，表面氧化物主要由Cr O和TiO232组成，氧化膜呈多孔状，抗氧化能力差。经渗铝和渗钴铝后，氧化动力学曲线呈抛物线关系，渗铝后的K488合金氧化产物为Al O和少量的TiO，渗钴铝后的K488合金氧化产物为AlO、23223TiO和CoCrO混合物。

目录

K488合金铝及钴铝渗层的结构与高温氧化和热腐蚀行为

MICROSTRUCTURE AND HIGH-TEMPERATURE OXIDATION AND HOT CORROSION BEHAVIOR OF SURFACE LAYER OF ALUMINIZED AND CO- ALUMINIZED K488 ALLOY

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 选题的背景及意义

1.2 镍基高温合金的性能及应用

1.3 高温合金表面渗铝机理及渗层制备

1.4 高温合金表面渗铝层改性

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 K488合金渗铝及钴铝涂层的组织结构

3.1 渗铝涂层的组织结构

3.2 渗钴铝涂层的组织结构

3.3 渗层的形成机制

3.4 本章小结

第4章 K488合金渗铝及铝钴涂层高温热腐蚀行为

4.1 热腐蚀动力学

4.2 热腐蚀产物的形貌及相组成

4.3 热腐蚀后的截面形貌

4.4 高温热腐蚀机理

4.5 本章小结

第5章 K488合金渗铝及铝钴涂层高温氧化行为

5.1 循环氧化动力学

5.2 高温氧化产物的形貌及相组成

5.3 高温氧化后截面形貌

5.4 高温氧化机制

5.5 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢