納米SiCp增強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高溫防護涂層中，通過納米稀土顆粒的加入，有效地實現(xiàn)了其高溫防護性能的改善;然而，納米稀土顆粒在涂層制備過程中極易分解，換言之單獨引入納米稀土顆粒難以同時發(fā)揮稀土活性效應和納米顆粒細化組織作用。本文針對現(xiàn)有稀土改性NiCoCrAlY復合涂層的高溫防護性能尚不夠理想的現(xiàn)實，從“組織細化是提高材料高溫防護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復合熔覆涂層研究的基礎上，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改善涂層高溫防護性能的同時，發(fā)揮納米陶瓷顆粒細化涂層組織的作用，以此通過發(fā)揮兩種納米顆粒的協(xié)同作用可以實現(xiàn)提高NiCoCrAlY涂層的高溫防護性能。
　　所開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的稀土改性NiCoCrAlY復合熔覆涂層的制備工藝，重點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：本文實驗條件下，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復合熔覆涂層制備過程中的激光能量利用率、涂層顯微組織、相結構和涂層硬度的影響。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，涂層組織

4、被細化，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，過多的加入反而會使組織產生一定程度的惡化。本文實驗中，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復合熔覆涂層在800℃下的等溫氧化行為。研究結果表明:加入納米碳化硅復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，而且此時氧化膜

5、中Cr2O3的含量較多。從氧化動力學曲線可以看出，加入1％納米碳化硅的復合涂層的氧化增重最為緩慢，即加入1％納米碳化硅的復合涂層的抗氧化性能最好，這與其對組織的影響是一致的。
　　(4)考察了不同含量納米碳化硅增強復合熔覆涂層在800℃下混合硫酸鹽中的熱腐蝕行為。研究結果表明:未添加納米碳化硅的稀土改性NiCoCrAlY復合熔覆涂層經過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、無疏松、脫落和隆起產生。本文研究中，以加入1％納米碳化硅的復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復合熔覆涂層的熱震行為。研究結果表明:未添加納米碳化硅的復合熔覆涂層，經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展的裂紋產生，可見此時涂層已趨于失效;而添加納米碳化硅后的復合熔覆