论文部分内容阅读
Nj合金涂层逐渐在高温合会的表面防护及延寿中得到广泛应用。但在高温环境下,蠕变和氧化是导致涂层失效的两个重要因素。而且,在涂层实际使用过程中,两者可能同时存在并相互作用。因此,充分了解涂层的氧化和蠕变行为,十分必要。本文采用大气等离子喷涂方法,在镍基合金表面制备NiCr和NiCrAl涂层。研究了两种涂层的高温氧化性能和蠕变性能。主要工作和结论如下:
(1)研究了NiCr和NiCrAl涂层在700-1000℃氧化130h后的氧化动力学曲线,该曲线基本符合抛物线规律。由氧化动力学曲线可知:在700和1800℃时,NiCr的抗氧化性能优于NiCrAl,而在1000℃时,NiCrAl的抗氧化性能高于NiCr。说明NiCrAl在高温下具有更好的抗氧化性能。由EDS分析可知,在NiCrAl涂层表面和涂层与基体的界面上都形成了Al2O3,有效地防止氧向涂层和基体扩散,起到了保护的作用。NiCr涂层氧化形成了Cr2O3,在涂层区域分布较为均匀;
(2)研究了800℃时,不同拉伸应力条件下NiCr和NiCrAl涂层的蠕变性能,试验拟合了蠕变应变率与应力关系曲线及方程;研究了700℃时,蠕变时间和外加应力对涂层性能的影响,随着时间和应力的增长,涂层表面裂纹密度增加。蠕变试验后,对于NiCrAl涂层,在涂层和基体的界面生成氧化物条带;而对于NiCr涂层,氧化物在涂层内部生成,并均匀分布;
(3)采用数值模拟的方法,研究了热循环过程中涂层结构的粘弹性变形和残余应力的分布。发现:在热循环之后,涂层残余应力的值由于高温下涂层的蠕变变形和应力松弛而明显增加;自由边界,涂层的厚度和蠕变参数对热循环之后的涂层的残余应力有非常明显的影响。