{首页主词},&

新型高溫合金K447A表面抗高溫氧化滲AlSi涂層

2016-02-02 09:48:38 作者：本網整理來源：

1、引言

應用于航空發動機渦輪葉片的高溫合金材料需承受嚴酷的服役環境，為了提高材料的使用壽命，使用時通常采用高溫防護涂層技術。目前，鋁化物涂層廣泛應用于航空發動機渦輪葉片，該類涂層包括簡單型鋁化物涂層和改進型鋁化物涂層兩類。改進型鋁化物涂層是在簡單鋁化物涂層中加入少量Si、Cr或貴金屬Pt等元素，以提高涂層的高溫防護性能。

鋁化物涂層渦輪葉片

K447A鎳基高溫合金為近年來國內自主研發的航空發動機葉片用材料，已用于制造某型國產APU高壓渦輪導向葉片，同時該材料也可用于制造工業重型燃氣輪機渦輪葉片。本文利用滲AlSi涂層提高K447A鎳基高溫合金表面的抗高溫氧化性能，各項涂層表面形貌和性能試驗結果表明涂層具有優異的抗高溫氧化性能，為K447A材料的工程應用提供指導。

2、氧化動力學及抗氧化性能分析

AlSi涂層試樣400h的氧化動力學曲線，總體符合拋物線規律。試樣氧化進程總體可以分為三個階段：

第一階段（0～100h）為氧化初始階段，表面開始形成Al2O3氧化膜，氧化速率較高；

第二階段（100h～200h）為氧化穩定階段，連續致密的α-Al2O3氧化膜完全形成，有效阻礙了外界的氧通過氧化膜向基體擴散；

第三階段（200h～400h）氧化速率重新出現增長趨勢，這是由于涂層在高溫環境下，隨著保溫時間的延長，表面氧化膜逐漸增厚，涂層生長應力增加，導致涂層局部產生微裂紋甚至脫落，內層的Al持續擴散至表面形成新的Al2O3氧化膜。根據HB5258-2000標準，K447A合金滲AlSi涂層后在1050℃下恒溫氧化400h，其氧化速度為0.086g/（m2?h），屬于完全抗氧化級。

由元素面分布可知，涂層中的Si元素主要在內層富集，AlSi涂層中的Si明顯向內擴散而在內層形成峰值，即硅富集在內層的碳化物中，它們對涂層元素和基體元素之間的互擴散起一定的阻礙作用，這種阻礙作用有利于延長涂層的使用壽命。據研究結果[7]認為，AlSi涂層中Si通過與W、Mo元素結合成第二相，能夠起到使W、Mo固結在涂層內層的作用。因此，內層保持足夠高的硅含量可以使涂層獲得更佳的抗氧化性能。

3、結論

1）采用無機鹽料漿法在K447A合金表面制備的AlSi涂層厚度均勻，組織結構致密，為典型的低活性滲鋁組織；外層富Si，有利于提高涂層的抗高溫氧化性能。

2）K447A合金表面制備的AlSi涂層經1050℃、400h高溫氧化，其氧化動力學曲線遵循拋物線規律，氧化級別屬于完全抗氧化級。

3）K447A合金表面制備的AlSi涂層經1050℃、400h高溫氧化后改變了Si在涂層中的存在形式和分布狀態，在內層形成了大量硅化物屏障層，有利于提高涂層的抗高溫氧化性能。

4）K447A合金表面制備的AlSi涂層經1050℃、400h高溫氧化后在涂層與基體界面形成了針狀相。這些針狀相在合金發生蠕變位錯移動時，易在針狀相的邊緣產生位錯空穴，形成蠕變裂紋的起源。

責任編輯：周婭

《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
投稿聯系：編輯部
電話：010-82387968
郵箱：ecorr_org@163.com
中國腐蝕與防護網官方 QQ群：140808414