Ru-Ni-Al 三元体系的互扩散行为研究

1144766066 · 发表于 2022-4-13 16:43:40

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雅宝题库解析：
热障涂层是先进航空发动机核心部件涡轮叶片的关键技术之一。随着发动机涡轮进口温度的不断提高，叶片热障涂层的服役温度也随之增加。1300℃超高温高隔热陶瓷层材料以及1200℃抗超高温氧化金属粘结层材料的研制是目前热障涂层研究领域的研究热点。NiAl因能在1200℃抗高温氧化，成为了新一代超高温金属防护涂层的候选材料。然而，NiAl涂层与单晶高温合金基体发生界面互扩散，导致合金基体的高温力学性能大幅度下降。本课题组研制出了新型阻扩散涂层RuNiAl涂层，有效地抑制了合金中二次反应区（SRZ）和拓扑密堆相（TCP）等有害相的析出。本文以Boltzmann-Matano和Dayananda扩散理论为依据，采用制备扩散偶的方法分别研究了RuNiAl/NiAl、Ru/NiAl、Ru/DD6以及不同Ru含量的NiAl/DD6合金体系的组织结构与界面互扩散行为，揭示了Ru元素抑制TCP相及SRZ形成的阻扩散机理。RuNiAl/NiAl扩散偶的研究结果表明，Ni的平均主扩散系数与Ru处于同一数量级，两者扩散方向一致。Al的平均主扩散系数较Ni大一个数量级，扩散方向与之相反。Ru对Al的扩散行为影响显著。Ru/NiAl扩散偶的研究结果表明，Ru原子扩散进入NiAl，在高温下经扩散反应形成了(Ru, Ni)Al扩散区，。随着扩散时间的延长，(Ru, Ni)Al中Ru与Ni的原子比接近1:1，Ru与Ni原子之和与Al原子之比也接近1:1。Ru与第二代单晶高温合金DD6在高温互扩散过程中，在Ru/DD6界面处形成了新相Ru2AlTa，该相对镍基单晶高温合金中的W，Mo，Re等难熔元素及Ni元素的溶解度极低，有效抑制合金了基体中的Ni元素及其它难熔元素外扩散。通过对不同Ru含量的RuNiAl/DD6扩散偶的研究发现，Ru添加到NiAl中有效地阻止了Al向DD6的扩散，Al在RuAl中的扩散速率最小（数量级为10-8），在NiAl中的扩散速率最大（数量级为10-4），从而延缓了DD6中γ→γ′转变及界面处的γ′→β转变，进而抑制了TCP相及SRZ的形成。

Ru-Ni-Al 三元体系的互扩散行为研究

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