DD6单晶高温合金阻扩散涂层及其阻扩散行为研究

admin · 发表于 2022-9-26 22:55:16

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雅宝题库解析：
热障涂层（Thermal Barrier Coatings，TBCs）通常由具有隔热功能的陶瓷层以及抗高温氧化和热腐蚀性能的金属粘结层组成。NiAl是可以在1200℃以上使用的粘结层材料，但在高温服役过程中NiAl涂层与高温合金基体的互扩散会导致合金中析出有害的拓扑密堆相（TCP）和第二次反应区（SRZ），这些析出相导致高温合金力学性能大幅度下降，严重影响了高温合金热端部件的服役寿命。针对上述题目，本论文设计并采用电镀与电子束物理气相沉积制备了针对DD6单晶高温合金的NiAl/Ru阻扩散涂层。掌握了DD6单晶高温合金表面NiAl/Ru阻扩散涂层的制备方法，确定了在DD6上电镀Ru的最佳工艺参数。研究了DD6/NiAl涂层界面高温扩散行为以及NiAl/RuNiAl阻扩散涂层的阻扩散机理，阐明了高温合金中有害析出相和二次反应区的形成机理。在1100℃真空热处理2h后，NiAl/Ru涂层中的Ru向涂层扩散，形成β-RuNiAl；在热处理50h后，单层NiAl涂层所涂覆的基体中已经有针状拓扑密堆相（TCP）在互扩散区（IDZ）下析出，形成厚度约为30μm的二次反应区（SRZ）；而双层结构NiAl/Ru阻扩散涂层所涂覆的基体中仅有少量的TCP析出，没有SRZ出现，表明NiAl/Ru涂层抑制了SRZ的形成。此外，热处理25h和50h后，Al元素含量在NiAl/Ru阻扩散涂层与基体界面明显降低；而在单层NiAl涂层与基体界面Al元素含量的变化幅度则很小。NiAl/Ru涂层有效地抑制了Al元素的内扩散，从而减少了β基涂层向γ′-Ni3Al相的转变以及基体中TCP相的沉淀析出，抑制了SRZ的形成。另外，我们发现在热处理过程中Ru元素向涂层扩散，使得阻扩散涂层的阻扩散性能降低。因此，本论文进一步设计并研究了采用电镀与电子束物理气相沉积方法制备的NiAl/Ni/Ru以及NiAl/Ni阻扩散涂层。NiAl/Ni/Ru涂层在1100℃热处理50h后能够很好的抑制TCP相及SRZ的形成，但是期望Ni层能阻止Ru向涂层扩散的作用不明显。NiAl/Ni涂层在1050℃热处理不同时间后能够有效地抑制IDZ的形成，并减少拓扑密堆相（TCP）的析出。

DD6单晶高温合金阻扩散涂层及其阻扩散行为研究

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