新型復(fù)合涂層在高溫?zé)岣g條件下的應(yīng)用-國產(chǎn)精品視頻午夜|國產(chǎn)亞洲精品久久久久久久久動漫

　　材料的使用環(huán)境決定了其腐蝕是在低溫還是高溫條件下發(fā)生?，F(xiàn)代渦輪發(fā)動機需要更高效率和更高性能的材料，該材料需要在高溫條件下仍能發(fā)揮其大效率。然而，較高的操作溫度(高壓渦輪發(fā)動機葉片使用溫度可以升高至大約1250℃，新的渦輪發(fā)動機熱位置處金屬表面溫度接近1150℃)不可避免造成部件高溫腐蝕，從而顯著降低其使用壽命。氧化和熱腐蝕是決定渦輪發(fā)動機部件使用壽命的兩個重要因素(高溫腐蝕下)。在氧化條件下，失效速度較慢，而在熱腐蝕條件下，失效速度明顯加快，如果沒有選用合適的材料和涂層，必然導(dǎo)致災(zāi)難性故障。

　　熱腐蝕是由于燃燒環(huán)境中某些侵蝕性成分的作用而造成保護性涂層破損，并對涂層下金屬基體產(chǎn)生加速侵蝕的過程。熱腐蝕主要是因為燃料中硫、釩和鈉的含量分別高達4%、0.05%和0.01%(均以質(zhì)量計)。氯化物和硫酸鹽隨空氣進入發(fā)動機，燃料燃燒時硫、釩和鈉被氧化，并且大部分形成揮發(fā)性的化合物，如SO2、SO3、NaOH、Na2O2、Na2O、VO(OH)3、V2O5和V2O4。根據(jù)燃料種類的不同，這些化合物在不同溫度(500~900℃)時凝結(jié)并累積在一起，硫酸鈉是使用高硫低釩燃料發(fā)動機中的主要沉積物。下面列舉了三種類型燃氣輪機(即航空燃氣輪機、海洋燃氣輪機和工業(yè)燃氣輪機)的工作環(huán)境中可能存在的主要污染物。

　　從上表可以看出，相對于航空、工業(yè)應(yīng)用，海洋應(yīng)用更為復(fù)雜嚴(yán)峻，因為海洋環(huán)境的侵蝕性體現(xiàn)在因燃料燃燒產(chǎn)生的硫化物，以及海水中所含的各種鹵化物和鈉。這些物質(zhì)能極大地加快材料腐蝕，從而大大降低高溫合金部件的使用壽命和可靠性，進而降低其承載能力，并可能導(dǎo)致組件的災(zāi)難性失效。

　　為了提高發(fā)動機等高溫合金部件的使用壽命，經(jīng)過成分優(yōu)化，開發(fā)出一款NiCoCrAlY涂層。該涂層在模擬燃氣渦輪發(fā)動機環(huán)境中，在高溫?zé)岣g(800-950℃)條件下，大使用壽命可以超過300h(高溫合金裸材在同等條件下使用壽命不超過2h)，使用壽命提高150倍。該涂層的高性能是由于在900℃的高溫腐蝕期間能夠在該涂層表面上形成連續(xù)的、附著力強的以及具有良好保護性的氧化鋁層。在此基礎(chǔ)上，研究團隊進一步模擬在渦輪發(fā)動機使用環(huán)境下，高溫合金裸材、NiCoCrAlY涂層、以及不同厚度的氧化鋯基TBC(熱障涂層，通常涂覆于燃氣輪機的葉片等高溫部件表面)在900℃條件下的使用壽命。具體結(jié)論見下表：

　　從上面實驗結(jié)論可以看出，使用100μm厚的TBC的高溫合金壽命比其裸材壽命提高了約450倍，而具有長使用壽命的是300μm厚的TBC與125μm厚的NiCoCrAlY復(fù)合涂層，這種復(fù)合涂層能將高溫合金壽命提高約600倍。該復(fù)合涂層能提高基體的使用壽命是由于在該鍵合涂層表面和TBC表面均形成了保護性的氧化鋁和氧化鉻氧化層。此外，硫和氧被阻斷，沒有擴散到涂層中去，對高溫合金起到了很好的保護作用，從而使高溫合金基體的使用壽命達到大。