论文部分内容阅读
硅基陶瓷型芯用于形成空心叶片的复杂内腔结构,其尺寸直接决定了空心叶片的内腔形状和大小。虽然硅基陶瓷型芯可以满足现有的叶片浇注使用要求,但是硅基陶瓷型芯的高温化学稳定性能差,容易在高温下与高温合金中的活泼金属元素发生界面反应。本文针对T料硅基陶瓷型芯(75-80%氧化硅,20-25%氧化钙稳定的氧化锆)与DD6高温合金之间的界面反应问题,在硅基陶瓷型芯表面制备了Al2O3-Y2O3复合涂层和Al2O3涂层,以抑制界面反应的发生并改善叶片表面粗糙度。本文探讨了涂层的制备工艺以及涂层对界面反应的作用和机理。根据热力学分析结果,实验选择热力学稳定的Al2O3和Y2O3作为涂层材料。本文探讨了涂层的制备方法即浸渍提拉法和低压空气喷涂法以及涂层料浆固含量对涂层的结构和形貌的影响。采用固含量为20%的料浆以低压空气喷涂法制备了厚度分别为6 um和10 um Al2O3-Y2O3复合涂层和Al2O3涂层,涂层表面均匀致密,存在少量微裂纹。Al2O3-Y2O3复合涂层和Al2O3涂层均可以完全覆盖型芯,不影响型芯后续的浇注使用。无涂层T料型芯与DD6高温合金之间发生了严重的界面反应,界面处有10um左右的反应层和深度约50 um的反应坑,制备的合金试板表面粗糙度Ra值为6.28 um。该界面反应可以分为元素扩散、界面反应、液相流动三个阶段。Al2O3-Y2O3复合涂层没有起到抑制界面反应的作用,反而恶化了合金试板表面的粗糙度,这是因为涂层中的Y的存在,与SiO2、Al2O3在低于1500℃下发生了反应,生成了低熔点液相,加剧了界面反应中的置换反应阶段的反应,因而使得Al2O3-Y2O3复合涂层失去作用。Al2O3涂层起到了抑制界面反应的作用。Al2O3涂层阻碍了型芯中的O、Si、Ca元素和合金中的Al元素的扩散,即Al2O3涂层阻碍界面反应中扩散阶段的发生,进而抑制了界面反应的发生。Al2O3涂层的界面处平整,没有反应凹坑存在,涂层区域元素主要为O和Al,该涂层可以改善合金试板表面的粗糙度,制备的合金试板表面粗糙度Ra值为2.58 um。