论文部分内容阅读
航空发动机空心叶片通常需要在其内腔和表面制备一层铝化物防护涂层,采用化学气相沉积(CVD)法可以在叶片内腔和表面进行铝化物涂层的制备。空心叶片工作环境复杂,经常受到热冲击和高温腐蚀的作用,铝化物涂层可以在一定程度上起到防护的作用,尤其是添加改性元素的铝化物涂层。铝化物涂层可以提高抗空发动机空心叶片的使用寿命,然而铝化物涂层制备过程是在高温状态下进行的,可能对空心叶片力学性能产生不利的影响。本文采用CVD法制备了两种铝化物涂层,即单一铝化物涂层和钇改性铝化物涂层。涂层由明显的扩散层和外层组成,组织均匀,涂层中添加Y元素提高了涂层外层中的Al含量。涂层表面相组成都是单一的β-NiAl相。本文在900℃进行了100h高温腐蚀试验,结果表明,抗高温腐蚀性能钇改性铝化物涂层>单一铝化物涂层>GH4169基材。单一铝化物涂层试样表面有局部腐蚀坑,截面涂层界限模糊,涂层与基体间有明显裂纹,基体中发现S元素,涂层发生局部腐蚀失效;钇改性铝化物涂层表面无明显腐蚀剥落现象,截面涂层界限清晰,涂层外层中仍然有较高的Al含量,且表面仍然含有β-NiAl相。Y可提高氧化膜的结合力、改善氧化膜的塑性、阻止涂层与基体元素之间的互扩散和促使氧化膜的生长机制改变为以氧的内扩散为主导,进而改善铝化物涂层的抗高温腐蚀性能。本文还进行了900℃水冷和空冷两种冷却条件下的热冲击试验,结果表明,经过520次热冲击后,单一铝化物涂层试样表面比钇改性铝化物涂层表面裂纹长度更长和密集程度更高,Y元素可提高氧化膜与涂层间的结合力,并且容易在缺陷处聚集,起到“钉扎”作用,有抑制裂纹扩展和裂纹萌生的作用。在空冷条件下进行热冲击,1000次热冲击后两种试样表明涂层没有出现任何的裂纹、剥落,表现出较好的抗热冲击性能。本文研究了CVD法制备铝化物涂层对GH4169镍基高温合金基材的高温持久性能和低周疲劳性能的影响,结果表明,渗铝处理后,GH4169材料在650℃高温持久性能提高幅度为1.0%,455℃低周疲劳性能下降幅度为4.7%。