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一种NiCrAlSiY涂层对Ti65钛合金板材循环氧化和室温力学性能的影响

600   编辑:中冶有色网   来源:冯叶,陈志勇,姜肃猛,宫骏,单以银,刘建荣,王清江  
2024-04-17 10:03:12
钛合金的比强度高、综合力学性能和抗蚀性能优异,在航空航天领域得到了广泛的应用 高温钛合金是先进航空发动机的重要高温结构材料,其最高使用温度为600℃[1~4] 随着临近空间飞行器和空天飞机等对轻质高温高强金属材料的需求,工况在600℃以上的高温钛合金受到了极大的关注 随着使用温度的提高,钛合金表面在大气中的氧化程度加剧 在高温钛合金零部件表面生成的氧化膜使塑性降低,显著影响其可靠性 在钛合金基体表面涂覆涂层,是一种提高其抗氧化性能的好方法 钛合金表面抗氧化涂层中的Al、Cr、Si等元素能生成致密的氧化膜,阻止氧向内部扩散[5,6] 镍基合金优异的抗氧化性、耐腐蚀性和热疲劳性能,使其作为涂层材料得到了广泛的应用 MCrAlY系合金具有良好的结合强度,是一种常用的镍基涂层[7~12] MCrAlY涂层中的Cr、Al元素与氧反应生成的Cr2O3、Al2O3氧化物,能致密地贴合整个基体而阻止氧的内扩散 同时,Cr元素能降低生成Al2O3膜所需的最低Al含量[13],使涂层发生选择性氧化而促进Al2O3的形成;Y元素能提高涂层与基体的粘合性,降低在热循环过程中涂层与基体热膨胀系数的差异而其开裂,从而保护基体[14~16] 可用于高温钛合金的MCrAlY涂层,主要有NiCrAlY和NiCoCrAlY系镍基涂层 Gong[17]等用等离子喷涂方法在纯钛表面涂覆Al/NiCrAlY复合涂层 热循环后这种复合涂层表面的氧化产物主要为Al2O3,NiO和少量TiO2,氧化增重为1.51 mg/cm2且氧化膜完整致密,表明其抗氧化效果良好 同时,扩散层生成的Ni2Al3提高了涂层与基体的粘合性 Lin[18]等研究了磁控溅射Zr-Y/NiCrAlY复合涂层对Ti-6Al-4V合金的热保护 结果表明,表层的Zr-Y能降低热通量而内层的NiCrAlY能防止氧化和提高涂层/基体结合力,使合金的高温性能提高 无论是复合涂层还是单一涂层,NiCrAlY的抗氧化效果都十分显著 钛合金涂覆NiCrAlY涂层,能延长钛合金的高温使用寿命 Ti65是一种近α型高温钛合金,可用于制造先进航空发动机整体叶盘、临界空间高超声速飞行器的机身和尾翼等高温部件,其长时使用温度为650℃,短时使用温度可达700℃ 这种合金的板材,可用于制造空天飞机和高超声速飞行器的高温零件 拟在预研的某种飞行器Ti65合金
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