高溫合金涂層斷口截面分析圖像顯微鏡
同任何材料一樣,當工作溫度過高時,高溫合金承受著化學和
機械退化。顯然,初熔溫度代表了高溫合金可以抵擋的溫度上限;
這一溫度通常不高于1600K。盡管在21世紀,典型的起飛溫度值已
經達到1750K,現代燃氣渦輪發動機的渦輪進口溫度(rIET)還在持
續增加。只有采用表面工程對部件采取保護,才能使高溫合金在如
此苛刻的條件下工作成為可能。事實上,提供一種涂層并確保它們
在服役期間保留在合適的位置已經成為了燃氣渦輪發動機領域中較
關鍵的問題;對于較先進的發動機,燃燒室和渦輪部段中的組件如
果沒有涂層提供的保護會退化得非?臁R虼,當高溫合金基體作
為主要角色承受機械應力時,就額外需要具有機械和化學兼容性的
涂層來保護它們。
涂層壽命和涂層對高溫合金基體的提升溫度作為關聯坐標總結
了一些已經可利用的不同涂層技術。所謂的擴散涂層仍是表面防護
較常見的形式。例如,鋁經常通過化學氣相沉積技術涂覆于高溫合
金表面,后續的熱處理促進高溫合金基體和表面富鋁層的相互擴散
。由于表面含有較高濃度的鋁,這種方式生產的高溫合金涂層是一
個外部防護的氧化鋁涂層或者氧化膜的有效形態,可以大幅提高合
金的抗氧化能力。試驗結果表明在鋁處理工藝之前電沉積5—10μm
厚的鉑可以同時提高抗高溫氧化和抗熱腐蝕性。當采用這種方式處
理時,高溫合金被鋁化物或鉑鋁涂層保護;事實上,鉑鋁涂層經過
與其他涂層方案的比較已經成為一個工業標準。為了獲得更強的抗
氧化和抗熱腐蝕性,開始采用涂覆涂層,