搪瓷塗層對高溫合金的高溫氧化防護機理研究

《搪瓷塗層對高溫合金的高溫氧化防護機理研究》是依託東北大學，由陳明輝擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：搪瓷塗層對高溫合金的高溫氧化防護機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳明輝
• 依託單位：東北大學

中文摘要

搪瓷塗層作為高溫合金的防護塗層有其獨特的優勢，但是就搪瓷塗層對高溫合金的高溫氧化防護機理而言，目前國內外尚未見任何深入研究的報導。傳統理論認為搪瓷塗層的高溫防護機理主要體現為塗層對外界氧化介質的隔離，忽略了塗層/合金界面穩定性對防護效果的影響。高溫下搪瓷活性較高，易於與合金基體發生界面反應，致使兩者界面的劣化。另一方面，界面反應後合金離子能夠比較容易地由搪瓷/合金界面處擴散至搪瓷塗層的外表面，並進一步與環境發生反應，弱化搪瓷塗層的高溫防護效果。本項目擬通過對搪瓷塗層與高溫合金的界面反應規律、界面結構調控、金屬離子在搪瓷中的傳輸特性以及搪瓷塗覆高溫合金的高溫氧化控制步驟的系統研究，探討搪瓷塗層的製備條件、搪瓷/合金界面結構對搪瓷塗層高溫防護性能的影響機制，提出搪瓷塗層對高溫合金的高溫氧化防護機理，為高溫合金用搪瓷塗層的設計提供理論指導。

結題摘要

搪瓷塗層作為高溫合金的防護塗層有其獨特的優勢，但是就搪瓷塗層對高溫合金的高溫氧化防護機理而言，目前國內外尚未見任何深入研究的報導。傳統理論認為搪瓷塗層的高溫防護機理主要體現為塗層對外界氧化介質的隔離，忽略了塗層/合金界面穩定性對防護效果的影響。高溫下搪瓷活性較高，易於與合金基體發生界面反應，致使兩者界面的劣化。另一方面，界面反應後合金離子能夠比較容易地由搪瓷/合金界面處擴散至搪瓷塗層的外表面，並進一步與環境發生反應，弱化搪瓷塗層的高溫防護效果。通過本項目的研究，揭示了高溫合金與傳統的高溫搪瓷塗層之間界面反應類型、反應特徵以及界面反應後界面產物層的生長、演化，確定了界面反應對高溫氧化產生影響的內在機制；闡明了高溫合金中的主要合金元素在高溫搪瓷塗層中的溶解、傳輸規律，及其對塗層抗高溫氧化性能的影響規律；提出了界面結構調控的微觀機理並推導出了搪瓷塗層的服役壽命預測公式；最終系統構建了搪瓷塗層對高溫合金的高溫氧化防護機理，為高溫合金用搪瓷塗層的設計提供理論指導。 通過該項目的資助，在搪瓷塗層的高溫防護機理研究基礎之上，完全掌握了高溫合金用搪瓷塗層的成分設計原理，研製了若干種新型高溫搪瓷塗層，並通過與東方汽輪機有限公司等企業要求，開發了燃氣輪機高溫部件防護用搪瓷基複合塗層體系。項目執行四年時間內，發表了SCI收錄論文共17篇，申請國家發明專利4項。培養博士生畢業研究生1名，碩士畢業研究生1名，在讀博士生1名。