納米SiCp增強(qiáng)鈦合金表面稀土改性NiCoCrAlY熔覆涂層的制備與特性研究.pdf

1、在NiCoCrAlY高溫防護(hù)涂層中，通過(guò)納米稀土顆粒的加入，有效地實(shí)現(xiàn)了其高溫防護(hù)性能的改善;然而，納米稀土顆粒在涂層制備過(guò)程中極易分解，換言之單獨(dú)引入納米稀土顆粒難以同時(shí)發(fā)揮稀土活性效應(yīng)和納米顆粒細(xì)化組織作用。本文針對(duì)現(xiàn)有稀土改性NiCoCrAlY復(fù)合涂層的高溫防護(hù)性能尚不夠理想的現(xiàn)實(shí)，從“組織細(xì)化是提高材料高溫防護(hù)性能的一種重要方法”出發(fā)，在課題組前期已有納米氧化鈰改性NiCoCrAlY復(fù)合熔覆涂層研究的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出引入第二

2、相納米顆?！{米碳化硅顆粒，從而在充分利用稀土活性效應(yīng)改善涂層高溫防護(hù)性能的同時(shí)，發(fā)揮納米陶瓷顆粒細(xì)化涂層組織的作用，以此通過(guò)發(fā)揮兩種納米顆粒的協(xié)同作用可以實(shí)現(xiàn)提高NiCoCrAlY涂層的高溫防護(hù)性能。
　　所開(kāi)展的研究工作和取得的成果如下：
　　(1)研究了納米碳化硅增強(qiáng)的稀土改性NiCoCrAlY復(fù)合熔覆涂層的制備工藝，重點(diǎn)研究了其中的第二相納米顆粒---納米碳化硅顆粒的分散及其懸浮穩(wěn)定性和優(yōu)化了涂層制備的激光工藝參數(shù)。

3、研究表明：本文實(shí)驗(yàn)條件下，納米碳化硅超聲分散的最佳工藝參數(shù)為分散頻率80Hz、分散時(shí)間30min，涂層制備最優(yōu)的激光工藝參數(shù)是激光功率300W，掃描速度200mm/min，離焦量20mm。
　　(2)分析了添加不同含量納米碳化硅對(duì)復(fù)合熔覆涂層制備過(guò)程中的激光能量利用率、涂層顯微組織、相結(jié)構(gòu)和涂層硬度的影響。研究表明:加入納米碳化硅后，增加了涂層制備過(guò)程中的激光能量利用率，且納米碳化硅的添加量越大激光的能量利用率越高;同時(shí)，涂層組織

4、被細(xì)化，缺陷被抑制，整體均勻性得到改善;而且，涂層熔覆區(qū)硬度波動(dòng)減小，整體分布更加均勻。然而，納米碳化硅的添加量并不是越多越好，過(guò)多的加入反而會(huì)使組織產(chǎn)生一定程度的惡化。本文實(shí)驗(yàn)中，納米碳化硅的添加量以1％為宜。
　　(3)考察了不同含量納米碳化硅增強(qiáng)復(fù)合熔覆涂層在800℃下的等溫氧化行為。研究結(jié)果表明:加入納米碳化硅復(fù)合熔覆涂層的抗氧化性能得到了較為明顯的改善。等溫氧化100h后，僅在氧化膜與涂層界面處出現(xiàn)了疏松，而且此時(shí)氧化膜

5、中Cr2O3的含量較多。從氧化動(dòng)力學(xué)曲線可以看出，加入1％納米碳化硅的復(fù)合涂層的氧化增重最為緩慢，即加入1％納米碳化硅的復(fù)合涂層的抗氧化性能最好，這與其對(duì)組織的影響是一致的。
　　(4)考察了不同含量納米碳化硅增強(qiáng)復(fù)合熔覆涂層在800℃下混合硫酸鹽中的熱腐蝕行為。研究結(jié)果表明:未添加納米碳化硅的稀土改性NiCoCrAlY復(fù)合熔覆涂層經(jīng)過(guò)100h熱腐蝕后，涂層表面出現(xiàn)了一定程度的疏松現(xiàn)象，涂層表面氧化膜處出現(xiàn)了明顯的裂紋，而且熱腐蝕

6、后期質(zhì)量損失較大;而添加納米碳化硅后，腐蝕層的深度減小，其表面平整、無(wú)疏松、脫落和隆起產(chǎn)生。本文研究中，以加入1％納米碳化硅的復(fù)合熔覆涂層的抗熱鹽腐蝕性能最好。
　　(5)探討了添加不同含量納米碳化硅增強(qiáng)復(fù)合熔覆涂層的熱震行為。研究結(jié)果表明:未添加納米碳化硅的復(fù)合熔覆涂層，經(jīng)30次熱震循環(huán)后，橫切面上分布著源自涂層表面的三條貫穿性裂紋，并且相鄰兩條裂紋之間均有橫向擴(kuò)展的裂紋產(chǎn)生，可見(jiàn)此時(shí)涂層已趨于失效;而添加納米碳化硅后的復(fù)合熔覆