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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
热障涂层（Thermal Barrier Coatings，TBCs）是一种用于降低航空发动机热端部件表面温度，提高热端部件的抗氧化腐蚀能力，并有效地延长热端部件使用寿命的表面热防护技术。随着航空发动机向更高推重比发展，要求热障涂层粘结层的长期使用温度必须达到1150℃以上。NiAl具有较高的熔点、优良的抗高温氧化性能、较低的热膨胀系数,具有制备超高温涂层的先决条件。然而，它却表现出较差的循环抗氧化性能，因为β-NiAl合金存在很大缺点：高温氧化时在金属/氧化膜界面形成大量空洞，影响氧化膜的粘附性，造成氧化膜剥落，所以需要对NiAl涂层进行改性。由本课题组之前的工作得知，在-NiAl合金或涂层中添加少量活性元素Dy能够有效地增强合金的循环抗氧化性能，但在β-NiADy合金中Al含量的不同对合金性能的影响尚未被研究。本文通过真空电弧熔炼方法制备了Ni-55Al-0.1Dy、Ni-52Al-0.1Dy、Ni-50Al-0.1Dy、Ni-45Al-0.1Dy和Ni-40Al-0.1Dy五种不同Al含量的β-NiAlDy合金。研究了Al含量对活性元素Dy改性NiAl合金抗高温氧化行为的影响。将试样在1200℃空气中经过不同时间氧化，分析合金的氧化动力学曲线，之后利用场发射扫描电镜观察β-NiAlDy合金氧化膜的微观形貌，同时利用荧光光谱中α-Al2O3与θ-Al2O3波长不同的原理来分析氧化膜的相变。研究了瞬态氧化阶段各成分合金的相变过程，结果表明氧化20min后，Ni-55Al-0.1Dy和Ni-52Al-0.1Dy合金表面氧化膜已经完成θ-α的相变，而Ni-50Al-0.1Dy、Ni-45-0.1Dy和Ni-40Al-0.1Dy合金表面氧化膜中仍有大量θ-Al2O3 存在。由于θ-Al2O3的生长速率远大于α-Al2O3相，氧化初期的氧化速率将直接影响稳态氧化阶段氧化膜生长的动力学行为。研究了β-NiAlDy合金在1200℃温度下的高温循环抗氧化性能。结果表明在循环氧化过程中，NiAlDy合金的氧化动力学曲线基本上遵循抛物线关系。Ni-55Al-0.1Dy合金的氧化动力学曲线呈立方抛物线规律, 这比平方抛物线规律更加抗氧化。在Al含量较高时，合金表面趋向于形成连续、致密且生长速度缓慢的氧化膜，具有较好的抗氧化性能。与此相比，Al含量较低的合金中则发生了严重的内氧化和氧化膜剥落现象，同时在氧化膜与基体界面上也产生了许多大尺寸孔洞。氧化膜下形成孔洞的数量和尺寸随着NiAl合金中Ni含量增加而增大。孔洞的长大导致的氧化膜失效过程在低Al合金中进行的更快。相对于低Al含量合金，高Al含量合金表面在高温氧化过程中形成的氧化膜表现出更好的粘附性。 |
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发表于 2023-10-8 20:21:52
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