CVD法制备Pt改性铝化物涂层工艺及性能研究

来源 :机械科学研究总院 | 被引量 : 5次 | 上传用户:hualing_xue
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为使航空发动机涡轮叶片适应苛刻的工作环境,采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)的方法可以有效地对复杂结构叶片表面制备抗腐蚀铝化物涂层。为进一步提高涡轮叶片的使用寿命,需对铝化物涂层进行改性。本文在镍基高温合金Inconel718表面采用电镀的方法沉积不同厚度的Pt镀层(0μm、6μm、12μm),然后采用化学气相沉积(CVD)的方法,分别制备了单一铝化物涂层、β-(Ni,Pt)Al单相涂层和PtAl2+β-(Ni,Pt)Al双相涂层。其中单一铝化物涂层和β-(Ni,Pt)Al涂层为双层结构,外层为β相,内层为互扩散区(Inter-Diffusion Zone,IDZ);PtAl2+β-(Ni,Pt)Al双相涂层为三层结构,外层由β相和弥散分布的PtAl2组成,中间层为β相,内层为互扩散区。本文对三种涂层在1100℃下进行循环氧化试验,结果表明,Pt镀层为6μm的β-(Ni,Pt)Al单相涂层表现出最好的抗循环氧化性能,氧化膜抗剥落性能最好,且在循环氧化后表面的皱曲程度最小。Pt的加入促进了Al的选择性氧化,并通过减少涂层/氧化膜界面空洞的形成,提高了氧化膜的粘附性,同时Pt还能阻碍Ti元素的扩散。对于Pt改性铝化物涂层,表面氧化膜的剥落,主要是由于循环氧化过程中表面皱曲程度增大造成的,且皱曲程度受Pt含量的影响。且研究表明,涂层表面皱曲、相变、氧化膜剥落三者之间具有相互促进的关系。本文对三种涂层在900℃下95%Na2SO4+5%NaCl混合盐(质量分数)中进行热腐蚀试验,结果表明,Pt镀层为6μm的β-(Ni,Pt)Al单相涂层表现出较好的抗热腐蚀性能,而Pt镀层增加到12μm的PtAl2+β-(Ni,Pt)Al双相涂层的抗热腐蚀性能有所下降,主要原因是其表面皱曲程度较大引起的氧化膜剥落。β-(Ni,Pt)Al单相涂层表面形成了致密度更高的等轴晶Al2O3颗粒,而单一铝化物涂层和PtAl2+β-(Ni,Pt)Al双相涂层表面则形成致密度较差的针状氧化物。
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