一种无机盐铝涂层涂覆镍基粉末高温合金的高温氧化组织分析

使用TWL12+TWL20无机盐铝涂层喷涂于镍基粉末高温合金表面,采用XRD、SEM、EPMA和TEM研究无机盐铝涂层与粉末高温合金经700、750、800℃高温氧化后的组织变化。结果表明:高温氧化后涂层表层结构出现剥落,涂层中的铝与基体合金发生扩散,形成由氧化区、扩散区、互扩散区组成的过渡层,其中氧化区为最外层,该区域主要富集O、Al元素,形成Al_(2)O_(3)层;随之的扩散区主要含有Ni、Al元素,形成NiAl相及在其中弥散分布的α-Cr相;最后是富集Ti、Cr、Co、Ta等元素的互扩散区,存在于扩散区与基体之间,主要由Ni_(2)AlTi相基体及在其中弥散分布的σ相组成;分析表明过渡层厚度随着氧化温度升高而变化,主要表现为互扩散区宽度增加,扩散区中的α-Cr相与互扩散区的σ相尺寸增大,且σ相沿垂直过渡区方向生长的趋势加剧;氧化增重曲线表明,涂层表层结构脱落后,过渡层在750、800℃高温氧化过程中表现出良好的抗氧化性能,说明TWL12+TWL20无机盐铝涂层具有为航空发动机用先进粉末高温合金提供高温氧化涂层保护的潜力。

废旧航空铝材涂层的热分解与成分调控再生

废旧航空铝合金混合废料中的无机盐涂层和合金中锌含量高是造成其绿色、高效再生利用难的主要原因,采用热重、焙烧-洗涤等手段研究了含无机盐涂层特征及热分解去除机理,利用计算、真空-电磁耦合强化等方法探究了真空-电磁场下铝合金熔体中锌(Zn)挥发去除规律,提出了焙烧-洗涤与真空-电磁强化回收废旧航空铝材的新方法。涂层特征及分解研究表明,含BaCrO 4和SrCrO 4等无机盐涂层热分解经历高分子有机物-烧焦物-无机薄膜的过程,无机薄膜与龟裂状铝合金表面紧密附着造成了其难以通过清水洗涤去除,通过15%稀硝酸对龟裂状表面破坏以及对无机盐的侵蚀,实现了无机盐涂层的深度去除,铝合金表面Cr、Ba和Sr等无机组分平均含量降低到0.1%以下。真空-电磁除Zn研究表明,在除Zn过程会同时去除有益元素镁(Mg),升高温度(750~900℃范围内)会强化Zn和Mg去除,Zn相对Mg更易去除,900℃下保温60 min时二者质量分数分别降低至0.03%和0.05%左右。进一步对比研究了50 Hz和200 Hz两种频率,发现200 Hz高频与高功率(10 kW)更有利于Zn的快速深度去除,Zn的去除速率在10 min内分别增加至0.28%/min(50 Hz时为0.28%/min)。以2024和7075废旧航空铝材质量比为1∶1的混合废料为对象,采用焙烧-洗涤与真空-电磁强化回收废旧航空铝材的新方法,制备出满足2024铝合金成分要求的铝合金。