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镍基合金表面二硅化钼涂层的制备及其组织结构研究

作　者: 古思勇
导　师: 张厚安
学　校: 湖南科技大学
专　业: 材料学
关键词: 二硅化钼涂层 等离子喷涂 镍基合金 相 微观结构
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


金属间化合物MoSi2高温时其表面会形成一层致密的SiO2保护膜,因而具有特别优异的高温抗氧化性能,它常作为难熔金属、石墨和C/C复合材料的高温抗氧化涂层。镍基合金因其优异的高温力学性能而应用广泛,但当温度超过1000℃时,其高温抗氧化腐蚀性能会显著降低,为提高镍基合金的抗高温氧化腐蚀性,可在其表面涂覆防护涂层,如铝元涂层、热障涂层和高温合金微晶涂层,但鲜见MoSi2作为镍基合金涂层的报道。本文采用大气等离子喷涂技术,以自蔓延合成粉末和团聚体粉末为喷涂原料在镍基合金表面制备了MoSi2涂层,研究了等离子喷涂的主要参数（喷涂功率、喷涂距离、氩气流量和送粉量）对MoSi2涂层相组成和微观组织的影响,并初步探讨了涂层的结合机理,得出如下研究结果:1.以自蔓延合成粉末为喷涂粉末时,喷涂参数对涂层质量影响明显。因粉末粒度过小,在喷涂过程中发生氧化作用,难以减少涂层中富钼相的产生;虽采用喷涂功率为30kw、喷涂距离为100mm、气体流量为50L/min和送粉量为18g/min的喷涂工艺可制备出涂层较致密、相组成相对较为理想的MoSi2涂层,但涂层中仍含有较多富钼相。2.采用粒度为30～54μm的团聚体粉末进行喷涂,可解决自蔓延合成粉末喷涂时涂层相组成不理想的问题,且涂层显微组织致密,孔隙较少;在此原料下,喷涂功率和氩气流量对涂层相组成的影响不大,而喷涂距离和送粉量的影响较为明显;最佳喷涂工艺参数为:喷涂功率为35kw、喷涂距离为100mm、氩气流量为45L/min和送粉量为21g/min。3.涂层的结合强度为20.3MPa,MoSi2层和NiCoCrAlY层间界面呈机械结合状态,但部分区域存在粗大的扁平状孔隙,NiCoCrAlY层与基体间呈冶金结合状态;由于NiCoCrAlY层与MoSi2层间的热匹配性较差,使其界面存在较多的孔隙缺陷而成为涂层的薄弱结合部位。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-26
  1.1 引言  11-12
  1.2 镍基高温合金  12
  1.3 高温防护涂层的性能要求  12-13
  1.4 高温防护涂层的研究进展  13-18
    1.4.1 铝化物涂层  14-15
    1.4.2 MCrAlY 包覆涂层  15
    1.4.3 热障涂层  15-17
    1.4.4 新型涂层  17-18
  1.5 MoSi_2 的性能及应用  18-21
    1.5.1 MoSi_2 的抗氧化性能  18-19
    1.5.2 MoSi_2 及其复合材料的应用  19-21
  1.6 MoSi_2 防护涂层的研究进展  21-23
  1.7 课题来源、研究意义及研究内容  23-26
    1.7.1 课题来源及研究意义  23-24
    1.7.2 主要研究内容  24-26
第二章 喷涂原料及 MoSi_2 涂层的制备  26-31
  2.1 引言  26
  2.2 实验方案与技术路线  26-27
    2.2.1 技术路线  26-27
    2.2.2 实验方案  27
  2.3 基体材料的准备  27
  2.4 喷涂粉末的制备  27-28
    2.4.1 自蔓延粉末的制备  27-28
    2.4.2 团聚体粉末的制备  28
  2.5 MoSi_2 涂层的制备  28-29
  2.6 结合强度的测试  29-30
  2.7 微观分析  30-31
第三章 自蔓延合成粉末制备 MoSi_2 涂层  31-42
  3.1 引言  31
  3.2 自蔓延合成粉末特性  31-32
  3.3 喷涂参数对MoSi_2 涂层结构的影响  32-41
    3.3.1 喷涂功率对MoSi_2 涂层结构的影响  32-36
    3.3.2 喷涂距离对MoSi_2 涂层结构的影响  36-38
    3.3.3 气体流量对MoSi_2 涂层结构的影响  38-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章 团聚体粉末制备 MoSi_2 涂层  42-54
  4.1 引言  42
  4.2 团聚体粉末特性  42-43
  4.3 团聚体粉末粒度对MoSi_2 涂层结构的影响  43-46
  4.4 喷涂参数对MoSi_2 涂层结构的影响  46-53
    4.4.1 喷涂功率对MoSi_2 涂层结构的影响  46-47
    4.4.2 喷涂距离对MoSi_2 涂层结构的影响  47-49
    4.4.3 气体流量对MoSi_2 涂层结构的影响  49-51
    4.4.4 送粉量对MoSi_2 涂层结构的影响  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章 MoSi_2 涂层结构与结合性能  54-59
  5.1 引言  54
  5.2 涂层结构  54-56
    5.2.1 NiCoCrAlY 层结构  54-55
    5.2.2 涂层界面结构  55-56
  5.3 涂层结合性能  56-58
  5.4 本章小结  58-59
第六章 结论与展望  59-61
  6.1 结论  59-60
  6.2 展望  60-61
参考文献  61-67
致谢  67-68
附录 A：攻读硕士期间发表的研究成果  68

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术
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