高結(jié)合力氧化鋯涂層的制備與連接工藝研究.pdf

1、氧化鋯陶瓷由于熔點(diǎn)高,密度小,熱導(dǎo)率低,熱膨脹系數(shù)與高溫合金相近,而成為熱障涂層的首選材料,本文的工作是在高溫合金GH4141上實(shí)現(xiàn)高結(jié)合力氧化鋯涂層的制備。為達(dá)到這一目標(biāo),試驗(yàn)過程分兩步進(jìn)行:首先利用電子束依次在高溫合金上蒸鍍連接層和陶瓷層,隨后通過真空加熱來促進(jìn)元素間的擴(kuò)散,從而顯著提高陶瓷與基體間的結(jié)合力。
　　為了探究連接層成分對(duì)膜層性能的影響規(guī)律,試驗(yàn)過程中選用了三種不同配比的連接層材料。經(jīng)過一系列的測(cè)試,發(fā)現(xiàn)配比為Ti

2、-31.171wt.％,V-68.600 wt.%,Cr-0.232wt.%的復(fù)合膜層性能最好。
　　僅僅依靠電子束蒸鍍過程中的基板預(yù)熱,只能實(shí)現(xiàn)原子的小范圍遷移,獲得較薄的過渡層和相對(duì)較弱的膜基結(jié)合力,因此需要后續(xù)的真空加熱來補(bǔ)充原子的能量,促進(jìn)原子的擴(kuò)散及界面反應(yīng)的進(jìn)行。為此,研究過程中進(jìn)行了真空擴(kuò)散連接的嘗試并探索了加熱溫度對(duì)膜層性能的影響規(guī)律。對(duì)試件在1200℃和1300℃下分別保溫20分鐘進(jìn)行連接,試驗(yàn)結(jié)果表明:溫度越高

3、,元素?cái)U(kuò)散遷移的路徑就越長(zhǎng),過渡區(qū)的范圍就越大。
　　電子束蒸鍍得到的膜層,其厚度一般在微米級(jí)別。由于陶瓷和基體熱膨脹系數(shù)差異較大,所以進(jìn)行加熱連接的時(shí)候,高溫在促進(jìn)原子擴(kuò)散的同時(shí),也會(huì)在升溫和降溫的過程中,產(chǎn)生界面殘余應(yīng)力,兩者的綜合作用決定了最終的膜基結(jié)合力。在1300℃進(jìn)行高溫連接時(shí),膜層表面會(huì)產(chǎn)生皺曲,該現(xiàn)象表明過高的連接溫度對(duì)膜層表面性能是不利的;在1200℃進(jìn)行連接時(shí),膜基結(jié)合力得到提高的同時(shí),膜層表面形貌也變化較小。