热端部件热障涂层的氧化和热疲劳性能研究

为了更准确地界定热喷涂粘结层常用原料Amperit 415和Amperit 421的使用范围,采用热喷涂和真空热处理技术制备了2种热障涂层(陶瓷层相同,包含上述2种不同MCrAlY粉末制备的粘结层),其中前者Al、Cr含量相对较高,后者Al、Cr含量较低,但含有Re、Ta等难熔金属元素。针对2种涂层进行了静态空气下1000℃等温氧化实验和梯度热冲击实验,对比研究了2种涂层的抗高温氧化和抗热疲劳性能,包括粘结层在氧化中结构、成分的变化,氧化动力学曲线及其激活能,以及2种涂层的抗热冲击性能。结果表明:2种涂层的抗高温氧化和抗热疲劳性能基本相同,在低热腐蚀、低冲蚀环境下,可以互相替代用于热端部件.

控温策略优化对电子束选区熔化成形TC4钛合金力学性能的影响

电子束选区熔化是一种真空条件下高温成形的粉床式增材制造技术,高温度场的控温策略对成形性能与制件组织力学性能均具有决定性影响。采用电子束选区熔化成形TC4钛合金试样,开发了以平均束流为判据的综合控温策略,实现了适应填充截面积变化的自主控温策略,并基于过程预热方法,开展了热量分配策略研究,分析其对力学性能的的影响。结果表明:无过程预热且平均束流较低时,TC4钛合金的抗拉强度为979—995 MPa,并且随平均束流增加呈先上升后下降的趋势;加入过程预热并和填充多重耦合后,提高了温度场的精确控制能力,从而提高了电子束3D打印产品的力学性能。

梯度NiCrAlY涂层的1000和1100℃氧化行为研究

采用电弧离子镀技术及后续热处理工艺在镍基高温合金上制备了均匀NiCrAlY涂层和梯度NiCrAlY涂层,分析了2种涂层的组织结构,对比研究了2种涂层静态空气下1000和1100℃恒温氧化行为以及1100℃的循环氧化行为.结果表明:均匀NiCrAlY涂层由γ′/γ相和少量β-NiAl相、α-Cr相组成,成分分布均匀;梯度NiCrAlY涂层具有外层富Al和内层富Cr的结构,其中外层由β-NiAl相和少量γ′/γ相、α-Cr相组成.一方面,梯度涂层的初始Al含量较高;另一方面,氧化过程中其富Cr区两侧出现了对富Al区的Al向基体扩散起阻碍作用的Cr(W)析出带.这两方面使梯度涂层长时间维持更多的Al存储相,提升了氧化膜的迅速生成及再生成能力,从而使涂层具有较好的抗氧化性能.

(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层热腐蚀行为的研究

采用电弧离子镀(AIP)技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层(普通涂层)和(Ni-CoCrAlYSiB+AlSiY)复合涂层,研究了高温合金基体与2种涂层分别在900和700℃下的涂盐(Na_2SO_4+K_2SO_4和Na_2SO_4+NaCl)热腐蚀行为.结果表明:高温(900℃)热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr_2O_3,而且涂层内部出现内氧化和内硫化现象;复合涂层表面主要生成Al_2O_3,外层出现程度较轻的内氧化,涂层表层Al含量仍然较高,维持表面Al_2O_3膜的形成和修复.低温(700℃)热腐蚀条件下,基体合金表面主要生成NiO;普通涂层表面主要生成Cr_2O_3,涂层内部出现严重的内氧化;复合涂层表面也出现了内氧化,高Cr的内层未受腐蚀,有助于提高涂层的抗腐蚀性能.