强流脉冲电子束重熔处理对MCrAlY粘结层组织演变及氧化行为的影响
编号:113
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更新:2022-09-18 12:05:02 浏览:748次
口头报告
摘要
热障涂层(TBC)是发展先进航空发动机的关键热防护技术,其核心过渡层金属粘结层的抗氧化性能直接决定了热障涂层的服役寿命。现役MCrAlY (M=Ni、Co或Ni+Co) 粘结层失稳氧化而引起的热生长氧化物(TGO)快速增厚是导致TBC剥落失效的关键因素,使得涂层长期稳定服役寿命有限。
强流脉冲电子束(HCPEB)是一种先进的材料表面抛光强化及微结构调控技术,其具有短脉宽、大束斑、高能密、强束流、高效率等特点,可诱发材料薄层产生骤热极冷效应及非平衡凝固过程,使材料表面光洁度、组织形貌、微观结构及成分分布等均发生有益转变。针对多弧离子镀制备的MCrAlY金属粘结层,通过调控脉冲电子束辐照参数可将粘结层表面粗糙度由初始态4~5μm降低至1μm以下,实现表面抛光净化处理;可形成表层纳米晶+内部柱状晶的致密重熔层,并诱发形成高密度位错结构,实现表层微结构重组;可调控涂层中稀土活性元素再分布,诱导形成稀土富集纳米分散颗粒,实现表层成分调控。以上改性效应能够有效提高Al2O3形核速率,促进氧化初期保护性氧化膜快速形成,并提供良好高的成膜条件以降低氧化膜热应力,促使其在氧化周期内能够稳态生长,使得改性态涂层TGO生长速率大幅降低,粘结层抗氧化性能提高两倍以上。此外,脉冲电子束辐照诱导的高能态粘结层表面同样可以改变EB-PVD陶瓷层的仿形生长行为,细化柱状晶晶粒,降低陶瓷层表面粗糙度,提高陶瓷层沉积质量,对提高整个热障涂层系统的服役寿命都是十分有利的。
利用HCPEB技术在微观层面上实现MCrAlY粘结层控形(表面抛光)与控构(结构重组),是实现TGO稳态生长的有效方法。脉冲电子束束斑直径大,通过多次搭接辐照处理能够满足复杂叶片加工要求,在提高热防护涂层服役寿命方面具有潜在应用价值。
关键字
强流脉冲电子束,热障涂层粘结层,抗氧化性能,微结构调控
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