CALPHAD技术辅助热障涂层用Co基合金制备

发布时间：2025-06-10 00:34

　　钴(Co)基粘结层合金具有优异的耐腐蚀性能,可抵抗海上盐雾和燃料燃烧产物的腐蚀,常被应用于船舶用燃气轮机涡轮叶片的热障涂层体系。但由于材料脆性大,不能高温锻造加工,且相关系复杂,而对相组成却有严格要求,导致其制备难度较大,制约了该合金的广泛应用。为制备性能优异的粘结层用钴合金靶材,减少工艺探索的盲目性,本工作以CALPHAD材料设计技术为辅助手段,通过预测合金组成以及热处理制度对靶材相组成的影响,进行靶材制备工艺的研究。通过文献搜集、整理并统一热力学模型、以及重新对Si-Y二元系进行了热力学优化,基本建立了 Co-Cr-Al-Ni-Si-Y热力学数据库。针对Si-Y中部分化合物热力学实验数据短缺的不足,利用量子力学第一性原理声子计算,获得了所需化合物全温度范围内的Gibbs自由能表达式,在此基础上,对Si-Y体系进行了热力学优化,重新建立了更为准确的热力学模型,为多元热力学数据库的建立提供了重要基础。根据建立的热力学数据库,采用CALPHAD方法预测了 Co基粘结层合金中Al和Cr元素对β'相、γ相和σ相析出量的影响。结果表明:Al能够显著影响β'和γ的析出,且对两相比例的影响尤为突出,...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１热障涂层系统结构图［ｌ】??

相对较高的热膨胀系数和较好的高温稳定性等特点。将它沉积在基体叶片合金的表面??以阻挡燃料燃烧时产生的部分高温和腐蚀，从而使高温合金承受更高的工作温度，提??高发动机的热机效率和工作寿命。从图１．２即丫２０３＾１〇２的伪二元相图可以看出，纯??Ｚｒ０２，也就是没有添加丫２〇３时，在....

图１．２?Ｙ２０３－Ｚｒ０２伪二元相图⑵??近年来各国学者又探索出了许多其他晶体结构的新型热障涂层材料

?＿??Ｄｉｓｔａｎｃｅ??图１．１热障涂层系统结构图［ｌ】??ｕ．ｉ热障涂层材料研宂现状??目前，热障涂层（Ｔｈｅｒｍａｌ?Ｂａｒｒｉｅｒ?Ｃｏａｔｉｎｇｓ，?ＴＢＣ）材料应用最广泛的是含质量分??数为?６￣８％Ｙ２０３?的?ＺｒＣｈ?（Ｙｔｔｒｉａ－ＳｔａｂｉｌｉｚｅｄＺｉｒ....

图１．３粘结层性能与成分关系［６１??

为基体合金提供抗氧化的作用，但该薄膜的厚度会随着工作时间的增加而增加，??最终导致陶瓷层与粘结层之间的应力增大使面层脱落。不同组元粘结层材料的抗氧化??性能和抗腐蚀性能如图１．３所示，可以看出Ｃｏ基粘结层合金的抗腐蚀性能优于Ｎｉ??基材料，但抗氧化性能不如Ｎｉ基材料。??１＾＂?....

图１．４?Ｎｉ基合金与Ｃｏ基粘结层合金的热膨胀系数对比［６］??

为基体合金提供抗氧化的作用，但该薄膜的厚度会随着工作时间的增加而增加，??最终导致陶瓷层与粘结层之间的应力增大使面层脱落。不同组元粘结层材料的抗氧化??性能和抗腐蚀性能如图１．３所示，可以看出Ｃｏ基粘结层合金的抗腐蚀性能优于Ｎｉ??基材料，但抗氧化性能不如Ｎｉ基材料。??１＾＂?....

本文编号：4050047