CoNiCrAlY粘结层的激光冲击处理工艺及高温失效机理研究材料学专业论文设计VIP专享

ICoNiCrAlY 粘结层的激光冲击处理工艺及高温失效机理研究Study on Laser Shock Treatment Process and High Temperature Failure Mechanism of CoNiCrAlY Bonding Coat摘 要近来年随着航空发动机的快速发展，传统的热障涂层（TBCs）已经不能满足其需求，如何解决 TBCs 过早失效是研发高性能航空发动机所面临的关键技术难题，而 TBCs在高温服役环境下的使用寿命主要与其过渡层——粘结层的高温氧化行为有关。对于提高粘结层的抗高温氧化性能，有多种不同的手段，表面改性为其一。在多种改性方法中，激光冲击（LSP）可灵活调控表面形貌且细化晶粒，引入位错、孪晶等缺陷。故本文II以 CoNiCrAlY 粘结层为研究载体，利用激光冲击对其进行表面改性，旨在改善 TBCs 的高温服役性能。本 实 验 采 用 大 气 等 离 子 喷 涂 （ APS ） 在 GH4169 基 体 表 面 制 备 粘 结 层（BC）CoNiCrAlY，随后采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）在粘结层表层沉积陶瓷层（TC）7~8wt.% Y2O3-ZrO2（YSZ），并利用 LSP 对粘结层进行改性处理。采用高温氧化实验、热震试验评价激光冲击前后 TBCs 的高温服役性能。利用 X 射线衍射（XRD）、激光拉曼光谱仪（DXR）、扫描电子显微镜（SEM）等多种表征及测试手段重点考察 LSP处理对 TBCs 微观形貌、物相组织、硬度及 TC/BC 界面热生长氧化物（TGO）残余应力分布的影响。研究工作所取得的主要结论如下：（1）运用 ANSYS 有限元建立了激光冲击粘结层的三维模型，选取激光冲击次数及光斑间距为待优化参数并对其进行优化，计算得出了较优的三组参数：激光冲击 1 次，光斑间距 4 mm；激光冲击 2 次，光斑间距 4 mm；激光冲击 1 次，光斑间距 5 mm 对CoNiCrAlY 粘结层进行激光冲击处理实验。（2）对不同 LSP 工艺制备的 TBCs 进行了微观形貌、物相组织及硬度的分析。研究结果表明：LSP 引起的晶格畸变使得 TBCs 45°左右的 γ-Ni 相发生向左偏移；此外，LSP的强化作用降低了粘结层孔隙率、提高了致密度，同时提高了 TBCs 的截面硬度。其中激光冲击次数 2 次，光斑间距 4 mm 时粘结层的孔隙率最小，为 2.164%；TBCs 截面平均硬度达到最大，为 296.9 HV。（3）对不同 LSP 工艺制备的 TBCs 进行了高温氧化行为分析。研究结果表明：未激光冲击处理的 TBCs 在 900°C 氧化 100 h 后，TC/BC 界面出现轻微收缩，1000°C 氧化 10...