第六届全国腐蚀大会演讲嘉宾——王福会
2013-06-26 11:06:24
作者：本站整理来源：
高温防护涂层进展
报告人：王福会
中国科学院金属研究院
金属腐蚀与防护国家重点实验室
个人简介：
中国科学院金属研究所二级研究员、博士生导师，96年度国家杰出青年基金获得者。国家金属腐蚀与防护重点实验室主任。
主要从事高温腐蚀与表面工程研究。中国腐蚀与防护学会第二届青年工作委员会主任、中国腐蚀与防护学会高温专业委员会主任、中国机械工程学会表面工程分会副主任委员、《腐蚀科学与防护技术》主编。2008年被聘为国际高温腐蚀与防护会议顾问委员 。
需求：航空发动机
发动机是飞机的“心脏”，高性能发动机的特点之一是高的涡轮前进口温度
金属涂层：涂层与基体合金完全不同
存在问题：
1.表面氧化消耗导致涂层性能退化
2.界面扩散严重影响基体力学性能
一、高温合金纳米晶涂层
2010年度辽宁省自然科学一等奖
铸造合金：形成Cr2O3 膜纳米晶：形成Al2O3膜
提出了“高温合金通过纳米化实现自防护”的新概念
二、Cr-Al-Y共沉积涂层
目的：
• 研制新型涂覆技术，用于涡扇发动机的三联叶片，既保持抗燃气腐蚀性能，又改善涂层均匀性#p#副标题#e#
性能：
• 良好均匀性
• 抗热腐蚀
制备工艺
1.喷涂Y料浆
2.Y-Cr共渗:含Cr粉末包埋热扩散
3.二次渗铝:FeAl粉末包埋热扩散
1000℃×4h、1200℃×4h 渗Cr涂层
二次离子质谱仪结果：
• 肯定了Y在涂层中的存在
•Y含量由外到内指数递减
CrAlY涂层外层厚约40-50μm
1050℃×60 min 1000℃×4 h
高温氧化结果(1000℃)
#p#副标题#e#
恒温氧化截面形貌(300h)
K417G:NiO (NiCr2O4) + NiO(TiO2) + Al2O3
NiCrAlY: Al2O3膜
K438: Cr2O3 (NiCr2O4) + NiO(TiO2) + Al2O3
NiCrAlY: Al2O3
氧化膜断口形貌
稀土Y的REE作用：提高了氧化膜的粘附性
热腐蚀实验(Na2SO4/K2SO4)
K417G合金与涂层试样热腐蚀动力学和宏观形貌
K417G: 20h
NiCrAlY ：200h
利用Cr-Al-Y共沉积制备NiCrAlY涂层
• 良好均匀性
• 抗热腐蚀
• 抗高温氧化
三、扩散障涂层
涂层与合金基体元素互扩散产生二次反应区，形成TCP有害相，严重影响基体力学性能
必须设计具有阻扩散功能的金属/金属涂层界面
涂层设计的思想
JNi=CNi D(barrier)δCNi/δX
1.在该层中元素扩散速率慢#p#副标题#e#
2.化学相容性
3.热力学稳定
4.与合金及涂层结合力
5.界面处机械性能
Ⅰ：τ3-NiTi2Al3+TiAl
Ⅱ：τ3-NiTi2Al3
Ⅲ： τ4-Ni2TiAl
Ⅳ：γ'-Ni3Al
TiAl/NiCrAlY 1000OC退火不1h结果
TiAl/NiCrAlY 1000OC退火100h结果
TiAl/Cr2O3/NiCrAlY体系200hrs@1000 ℃
TiAl/Cr2O3/NiCrAlY体系100hrs@1000 ℃EPMA结果
氧化物分解压
TiAl/YSZ/NiCrAlY体系100h@1000 ℃
#p#副标题#e#
“活性”扩散障
• 金属扩散障结合力好，阻挡扩散弱
• 氧化铝扩散障阻挡扩散强，结合力差
四、金属搪瓷复合涂层
添加金属：提高热膨胀系数
增加结合强度
1000OC水淬100次结合非常好
纳米金属颗粒显著提高热膨胀系数
热腐蚀 850℃，25％NaCl+75％Na2SO4
空气喷涂+高温处理SKE-8涂层(金属搪瓷)
总结
一、高温合金纳米涂层解决了传统涂层的脆性和互扩散两大问题。#p#副标题#e#
二、 Cr-Al-Y共沉积涂层可以解决复杂形状叶片的均匀性问题。
三、 8wt%Y2O3+ZrO2(YSZ)为最好的活性扩散。
四、金属复合搪瓷在很多高温部件上有广泛的应用前景。
结束语
中国腐蚀与防护学会新一届理事会，在陈光章理事长的领导下、李晓刚秘书长为首的秘书处的努力下、全国腐蚀界的大力支持下、把大专院校和科研院所与企业很好地融合在一起，使腐蚀的科学研究走向了一条正确的路线，中国的腐蚀与防护研究一定会有光辉的未来!
呼吁：全国腐蚀界进一步团结起来，在各种计划(人才、自然科学基金)评审中互相支持，并特别关注40岁以下的年轻一代(80-90后)，希望在这一代上尽快培养出领军人物，使中国的腐蚀与防护事业再上一个新台阶!
相关文章
