| 题名 | 基于溶胶凝胶法的YAlO3/Ti2AlN(C)复合涂层的制备与性能研究 |
| 作者 | 范超 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 杨锐 |
| 关键词 | 开裂 氧化 烧结 YAlO3/Ti2AlN(C)复合涂层 溶胶凝胶法 Cracking Oxidation Sintering YAlO3/Ti2AlN composite coatings Sol-gel method |
| 学位专业 | 材料工程 |
| 中文摘要 | " 针对γ-TiAl基金属间化合物在800℃以上抗氧化性能的严重不足，本文以溶胶凝胶法为基础在γ-TiAl基体表面对YAlO3/Ti2AlC、YAlO3/Ti2AlN两种复合涂层的制备及性能进行了探索性的研究。文章中运用高温金相显微镜（HTOM）、热重-差热分析（TG-DTA）、高温X射线衍射（HTXRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、X射线光电子能谱分析（XPS）等原位以及非原位观察分析手段，研究了涂层在100~400℃进行干燥和低温灼烧时的开裂行为、涂层的烧结工艺和机制以及涂层的高温氧化行为。 为合理地对涂层的开裂行为进行解释，建立了涂层中应力在干燥与低温灼烧过程的演变模型。根据该模型，纳米粉-凝胶体系中H2O、有机物等物质的蒸发是涂层中应力产生的根源，应力的演变在100~400℃的升温过程中可被划分三个阶段，其中涂层的开裂发生在第三阶段。研究表明，升温速率、TiAl3颗粒、提拉速度等通过影响应力在涂层中的分布而间接地影响涂层的开裂情况，5℃/min的升温速率和12mm/min的提拉速度是涂层制备时比较理想的选择。 烧结产物取决于气氛、气压和温度等工艺参数，在1000℃ 、0.02MPa的氩气气氛保护下制备了YAlO3/Ti2AlN复合涂层，在1260℃ 、160MPa的氩气环境中制备了YAlO3/Ti2AlC复合涂层。用粉末系统烧结理论解释了涂层的烧结行为，干燥和低温灼烧方式影响粉末颗粒的接触，而高温烧结工艺影响物质的迁移和扩散，进而影响烧结颈的长大。Al通过晶内扩散、晶界扩散、表面扩散和蒸发凝聚等扩散和迁移机制影响最终烧结产物。 900℃下的等温氧化和循环氧化实验表明，YAlO3/Ti2AlC、YAlO3/Ti2AlN两种复合涂层的氧化增重曲线都符合抛物线规律，且整个实验过程中涂层形貌保持完好；而1000℃下两种涂层则均出现了较为严重的剥落。氧化产物主要为Al2O3和TiO2，氧化层由3~4个Al2O3、TiO2含量各不相同的亚层构成。900℃下两种涂层各氧化亚层Al2O3和TiO2含量相近；而1000℃下两种涂层的最外氧化层均富TiO2，且YAlO3/Ti2AlN涂层的内氧化层同样富TiO2。 |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64543]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 范超. 基于溶胶凝胶法的YAlO3/Ti2AlN(C)复合涂层的制备与性能研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
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