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铌基超高温合金/硅化物涂层界面扩散动力学及互扩散行为研究
结题报告
批准号:
51171010
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
周春根
依托单位:
学科分类:
E0103.金属材料使役行为与表面工程
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴子龙、王文博、李阳、黄升、靳磊、倪立勇、于庆河
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中文摘要
本申请项目针对新一代燃气涡轮发动机先进Nb-Si基合金与其表面硅化物防护涂层在高温下的互扩散行为,借助Thermo-Calc软件构筑任一组元化学位与合金成分依赖关系,采用Dictra软件计算二元及多元互扩散系数,利用多元唯象理论和Redlich-Kister关系式,建立二元互扩散系数和多元互扩散系数之间的定量关系,然后在此基础上建立硅化物涂层/Nb基合金扩散反应动力学模型。考虑到所有扩散原子化学位与其成分和温度的依赖关系以及合金元素之间的交互作用,计算Si以及其它合金元素在涂层母体和合金基体中的互扩散系数,以理解涂层界面有害相析出、孔洞形成、界面迁移等多元扩散微观机制。同时,开展硅化物涂层/Nb基合金界面多元扩散反应、涂层服役过程中互扩散区组织演化规律以及涂层失效机制等问题的研究,提出涂层使用寿命预测的理论模型,为设计和开发高性能铌基超高温合金高温防护涂层提供理论支撑。
英文摘要
本项目研究了Nb-Si基高温合金上Cr-Si、Cr-Si-Ce 、Al-Si-Y及Al-Si-Hf等共渗涂层的制备以及共渗涂层的组织结构,并对所得合金-涂层试样1250℃进行了高温氧化实验,实验结果表明,涂层主要由NbSi2相组成,在1250℃下氧化100h后各涂层表面都形成了一层具有保护性的SiO2层,有效的提高了合金的抗高温氧化性能。在此基础上,本项目研究了Nb-Si基高温合金上Cr-Si,Al-Si-Y共渗涂层在高温氧化下的元素互扩散行为。氧化过程中,在高温合金基体上形成了由最外层保护性SiO2玻璃层,及成分为(Nb, X)5Si3 + SiO2玻璃(X代表Al,Ti,Cr)的中间层组成的多层结构。高温氧化下的高温合金-涂层系统可视为,由Nb-Si基高温合金基体、中间层( (Nb, X) 5Si3 + SiO2玻璃)以及SiO2玻璃层组成的多层固-固扩散偶体系,这使得该高温合金-涂层系统中间层( (Nb, X)5Si3 + SiO2玻璃)中的元素平均有效互扩散系数计算成为可能。计算结果显示,Nb的平均有效相互扩散系数显著地小于其它元素的平均有效相互扩散系数,进一步地还通过阿伦尼乌斯公式计算得到了该体系中Nb元素的扩散激活能为353.2 kJ / mol。本研究的成果也有助于多元多相高温合金涂层系统中的元素扩散行为分析。
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Microstructure and oxidation resistance of Mo–Si–B coating on Nb based in situ composites
铌基原位复合材料Mo-Si-B涂层的显微组织和抗氧化性能
DOI:10.1016/j.corsci.2014.07.006
发表时间:2014-10
期刊:Corrosion Science
影响因子:8.3
作者:Jingyan Wu;Wan Wang;Chungen Zhou
通讯作者:Chungen Zhou
Formation and oxidation resistance of germanium modified silicide coating on Nb based in situ composites
铌基原位复合材料上锗改性硅化物涂层的形成及其抗氧化性能
DOI:10.1016/j.corsci.2013.11.029
发表时间:2014-03
期刊:Corrosion Science
影响因子:8.3
作者:Wan Wang;Bifei Yuan;Chungen Zhou
通讯作者:Chungen Zhou
DOI:--
发表时间:2012
期刊:
影响因子:--
作者:王皖;周春根
通讯作者:周春根
Formation and oxidation resistance of Hf and Al modified silicide coating on Nb-Si based alloy
Nb-Si基合金Hf、Al改性硅化物涂层的形成及抗氧化性能
DOI:10.1016/j.corsci.2014.06.011
发表时间:2014-09
期刊:Corrosion Science
影响因子:8.3
作者:周春根
通讯作者:周春根
DOI:10.1016/j.corsci.2013.04.057
发表时间:2013-09
期刊:Corrosion Science
影响因子:8.3
作者:Wan Wang;Chungen Zhou
通讯作者:Wan Wang;Chungen Zhou
Alx(CoCrCuFeNi)100-x高熵合金的高通量制备及抗氧化腐蚀成分优化设计
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    周春根
  • 依托单位:
新型钴基合金表面Al-Si-Dy共渗涂层抗高温腐蚀行为及失效机理
  • 批准号:
    51971015
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    周春根
  • 依托单位:
Ni-Al/Re-Ni复合涂层在高温碳化气氛下的阻扩散行为及失效机理研究
  • 批准号:
    51671014
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    周春根
  • 依托单位:
Nb-Si基合金超高温涂层失效与热防护机理研究
  • 批准号:
    51431003
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    350.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    周春根
  • 依托单位:
Nb-Si基合金超高温涂层失效与热防护机理研究
  • 批准号:
    U1435201
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    150.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    周春根
  • 依托单位:
钴铝钇共渗涂层组织形成机理及抗高温腐蚀行为研究
  • 批准号:
    51371021
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    周春根
  • 依托单位:
Pt/Ru提高NiAl粘结层抗氧化和抑制元素互扩散及起皱的协同作用机理研究
  • 批准号:
    50971013
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    34.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    周春根
  • 依托单位:
Al2O3/Mo(Al,Si)2复合涂层抗氧化和抑制元素互扩散功能实现机制及失效机理研究
  • 批准号:
    50871010
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    31.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    周春根
  • 依托单位:
一种具有高效隔热及耐蚀性能的新型纳米多层热障涂层研究
  • 批准号:
    50546030
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    周春根
  • 依托单位:
纳米氧化锆基复合涂层的优化设计及热物性研究
  • 批准号:
    50176005
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    周春根
  • 依托单位:
国内基金
海外基金