激光增材制造CoNiCrAlY合金及其高温腐蚀研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tq19822002
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MCrAlY(M一般为Ni、Co或两者的结合)包覆涂层是一种主要用作航空发动机、燃气轮机等热端部件的抗高温腐蚀涂层,它也可以用作热障涂层(TBC)与高温合金基体之间的粘结层(BC)。MCrAlY涂层一般采用热喷涂和物理气相沉积(PVD)技术制备,而它用激光增材制造(LAM)制备的报道还很少见。选区激光熔覆(SLM)是LAM两种方法之一。论文采用SLM方法制备了CoNiCrAlY合金,研究了SLM工艺对CoNiCrAlY组织结构以及高温氧化与热腐蚀的影响,获得了一些规律性结果,它可为LAM制备MCrAlY涂层提供实验参考。具体研究结果如下:沉积态CoNiCrAlY合金主要由γ-(Ni,Co)基体相与β-(Ni,Co)Al弥散相组成。β相分布的均匀性随激光功率的增大或扫描速度、扫描间距的减小而降低;合金致密度随激光功率、扫描速度和扫描间距的增加而提高,并在达到一极值后随上述参量进一步增大而下降。由此获得了β相分布均匀、无孔洞的CoNiCrAlY合金SLM沉积的优化工艺参数。沉积态CoNiCrAlY合金在900℃、1000℃和1050℃空气中恒温氧化时,其表面都可以生成一层双层结构的氧化膜,它由上层的(Ni,Co)(Cr,Al)2O4与下层的Al2O3构成,并在其下方出现贫铝区。一定温度下,氧化膜和其下的贫铝区生长速率随氧化时间延长而减小;一定时间下,氧化膜与贫铝区生长速率随温度升高而增大,氧化膜的开裂与剥落也提前发生。1000℃循环氧化结果表明,氧化膜剥落主要发生在氧化膜的(Ni,Co)(Cr,Al)2O4/Al2O3层界面。沉积态CoNiCrAlY合金在75wt.%Na2SO4+25wt.%Na Cl混合盐及800℃和900℃下的热腐蚀实验表明,合金在800℃下发生高温熔盐腐蚀时,表面可以生成由(Ni,Co)Cr2O4、(Cr,Al)2O3构成的氧化膜。随腐蚀时间的延长,氧化膜逐渐增厚且未发生剥落,阻止了熔盐向内部的侵蚀,对合金形成了有效的保护。900℃条件下10h后氧化膜发生剥落,并且剥落随时间增加而加剧。
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