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CN201265043Y - 一种耐高温部件的热障复合镀层 - Google Patents

一种耐高温部件的热障复合镀层 Download PDF

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CN201265043Y
CN201265043Y CNU2008201525365U CN200820152536U CN201265043Y CN 201265043 Y CN201265043 Y CN 201265043Y CN U2008201525365 U CNU2008201525365 U CN U2008201525365U CN 200820152536 U CN200820152536 U CN 200820152536U CN 201265043 Y CN201265043 Y CN 201265043Y
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CN
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CNU2008201525365U
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钱士强
王伟
李曼萍
黄晨
李培耀
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Shanghai University of Engineering Science
Original Assignee
Shanghai University of Engineering Science
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

本实用新型公开了一种耐高温部件的热障复合镀层，该复合镀层是由MCrAlY合金粘结层、NiAl合金阻挡层、ZrO2－CeO2陶瓷层及Al2O3保护层构成，NiAl合金阻挡层设在MCrAlY合金粘结层和ZrO2－CeO2陶瓷层之间，Al2O3保护层镀在ZrO2－CeO2陶瓷层表面。本实用新型的耐高温部件的热障复合镀层具有热导率低、镀层表面粗糙度低、镀层与基体结合强度高、抗热腐蚀性能好及抗热氧化性能好等优点，解决了耐高温部件所存在的抗高温氧化性及抗高温腐蚀性差的难题，延长了耐高温部件的使用寿命。

Description

一种耐高温部件的热障复合镀层
技术领域
本实用新型涉及一种耐高温部件的热障复合镀层，具体说，是涉及一种具有抗高温腐蚀性和高温氧化性、且能与耐高温部件结合力高的耐高温部件的热障复合镀层。
背景技术
随着现代工业和科技的飞速发展，船用或电站用燃气涡轮机及大型民用飞机发动机向高流量比、高推重比、高涡轮进口温度方向发展，燃烧室的燃气温度和燃气压力不断提高，炽热的气流围绕叶片环流，破坏并吹掉零件上起保护作用的氧化膜，使腐蚀加剧。在海上或近海工作的船用燃气轮机和大型民用飞机发动机等高温设备，热端部件(如叶片)在燃气条件下工作，将从海水中摄取Na2SO4、NaCl等盐类，如果这些盐类沉积在热端部件上，使金属表面被一层处于粒子态的薄层熔盐所覆盖，将发生热腐蚀。此外，燃气轮机的涡轮叶片还承受着极大的由离心力引起的拉应力及气流不均匀引起的振动应力；发动机停机时，涡轮叶片的表面层及其较薄的边缘上产生极大的热应力，使叶片发生过热破坏，严重影响其结构完整性；发动机零件也承受着进入发动机中的空气所带入固体颗粒的机械冲击作用，微粒状物质的浸蚀会使保护性氧化膜破裂或溶解，过早的破坏了发动机转子或静子叶片。
目前，船用或电站用燃气涡轮机或大型民用飞机发动机的叶片材料多采用镍基高温合金，虽然其有较好的高温力学性能，但其高温耐蚀性能仍不够理想，并且价格昂贵，更换叶片的费用很高。由于热障复合镀层具有抗蚀性高、硬度高、耐磨性好、抗高温氧化性好等优点，因此，市场急需开发一种具有抗高温腐蚀性和高温氧化性、且能与耐高温部件结合力高的耐高温部件的热障复合镀层，以解决目前耐高温部件所存在的抗高温氧化性及抗高温腐蚀性差的难题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述现有技术所存在的缺陷和市场需求，提供一种具有抗高温腐蚀性和高温氧化性、且能与耐高温部件结合力高的耐高温部件的热障复合镀层，以延长耐高温部件的使用寿命。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种耐高温部件的热障复合镀层，包括MCrAlY合金粘结层和ZrO2-CeO2陶瓷层，其特征在于：在MCrAlY合金粘结层和ZrO2-CeO2陶瓷层之间设有NiAl合金阻挡层，在ZrO2-CeO2陶瓷层表面镀有Al2O3保护层。
所述MCrAlY合金粘结层的厚度优选0.075～0.125mm。
所述NiAl合金阻挡层的厚度优选0.002～0.004mm。
所述ZrO2-CeO2陶瓷层的厚度优选0.25～0.375mm。
所述Al2O3保护层的厚度优选0.08～0.2mm。
所述MCrAlY合金中的M优选Fe、Co、Ni或CoNi中的任一种。
本实用新型的镀层热导率低，25℃～1150℃的热导率仅为0.4～0.5W/mK；镀层表面粗糙度低，在1150℃保温1h热循环200次，表面粗糙度Ra≤2.5μm；镀层与基体结合强度高，结合力为70MPa；抗热腐蚀性能好，镀层经900℃保温1h处理后置于Na2SO4—60％V2O5溶液中循环50次，镀层腐蚀失重≤5mg/cm2；抗热氧化性能好，1000℃热循环200次，镀层氧化失重≤0.02mg/cm2。因此，本实用新型解决了耐高温部件所存在的抗高温氧化性及抗高温腐蚀性差的难题，延长了耐高温部件的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1.粘结层；2.阻挡层；3.陶瓷层；4.保护层。
具体实施方式
如图1所示：本实用新型的耐高温部件的热障复合镀层，包括MCrAlY合金粘结层1和ZrO2-CeO2陶瓷层3，在MCrAlY合金粘结层1和ZrO2-CeO2陶瓷层3之间设有NiAl合金阻挡层2，在ZrO2-CeO2陶瓷层3表面镀有Al2O3保护层4。
所述MCrAlY合金粘结层1的厚度优选0.075～0.125mm，NiAl合金阻挡层2的厚度优选0.002～0.004mm，ZrO2-CeO2陶瓷层3的厚度优选0.25～0.375mm，Al2O3保护层4的厚度优选0.08～0.2mm。
所述MCrAlY合金中的M优选Fe、Co、Ni或CoNi中的任一种。
经检测：本实用新型的耐高温部件的热障复合镀层在25℃～1150℃的热导率仅为0.4～0.5W/mK；在1150℃保温1h热循环200次的表面粗糙度Ra≤2.5μm；镀层与基体的结合力为70MPa；镀层经900℃保温1h处理后置于Na2SO4—60％V2O5溶液中循环50次，镀层腐蚀失重≤5mg/cm2；镀层经1000℃热循环200次，镀层氧化失重≤0.02mg/cm2。
可见：本实用新型的耐高温部件的热障复合镀层具有热导率低、表面粗糙度低、镀层与基体结合强度高、抗热腐蚀性能好及抗热氧化性能好等优点。因此，本实用新型解决了耐高温部件所存在的抗高温氧化性及抗高温腐蚀性差的难题，延长了耐高温部件的使用寿命。

Claims (6)

1.一种耐高温部件的热障复合镀层，包括MCrAlY合金粘结层和ZrO2-CeO2陶瓷层，其特征在于：在MCrAlY合金粘结层和ZrO2-CeO2陶瓷层之间设有NiAl合金阻挡层，在ZrO2-CeO2陶瓷层表面镀有Al2O3保护层。
2.根据权利要求1所述的耐高温部件的热障复合镀层，其特征在于：所述MCrAlY合金粘结层的厚度为0.075～0.125mm。
3.根据权利要求1所述的耐高温部件的热障复合镀层，其特征在于：所述NiAl合金阻挡层的厚度为0.002～0.004mm。
4.根据权利要求1所述的耐高温部件的热障复合镀层，其特征在于：所述ZrO2-CeO2陶瓷层的厚度为0.25～0.375mm。
5.根据权利要求1所述的耐高温部件的热障复合镀层，其特征在于：所述Al2O3保护层的厚度为0.08～0.2mm。
6.根据权利要求1所述的耐高温部件的热障复合镀层，其特征在于：所述MCrAlY合金中的M为Fe、Co、Ni或CoNi中的任一种。
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