3D打印Ta10W合金防护涂层失效因素分析.pdf
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1、湖南有色金属 第 卷第 期 年 月作者简介:王立斐(),男,工程师,主要从事高温材料研究工作。打印 合金防护涂层失效因素分析王立斐,赵刚,唐晓欢,刘尖,王蓉(宁夏东方钽业股份有限公司,宁夏 石嘴山 )摘要:文章对 打印 合金表面制备高温抗氧化防护涂层后在高温高压下工作时防护涂层出现脱落因素通过金相、等方法进行分析,研究了 打印 合金防护涂层在温度 ,压力 高温高压下工作时防护涂层失效原因。研究结果表明,由于 打印 合金表面粗糙且疏松,导致涂层与基体之间结合不牢固,在高温下涂层软化,当受到高压气流或液流冲击使涂层逐渐剥落。关键词:打印;合金;涂层;剥落中图分类号:文献标识码:文章编号:()在航天
2、飞行器研发和制造领域,结构复杂的构件用传统方式加工难度极大且生产效率和成品率低、成本高,甚至过于复杂的构件无法加工。随着 打印技术的快速发展和应用,难熔合金复杂高温构件在航空航天、超音速飞行器领域也开始使用 打印技术制造 。打印技术是快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术,生产效率、产品精度高,形状可复杂化、制造不受构件复杂程度的影响且具有独特的轻量化制造特点。打印制造能有效降低制造难度、减少材料消耗、降低成本,并减轻重量,可有效实现飞行器的轻量化 。由于 打印难熔合金构件在高温环境下工作依然存在氧化问题,构件表面
3、需进行抗氧化防护处理 。由于 打印难熔合金组织结构与传统压力加工合金材料的组织结构存在差异,采用现有的涂层材料及制备技术在 打印难熔合金表面制备的高温抗氧化涂层寿命极短,无法满足发动机的工作要求。而在 打印难熔合金表面制备高温抗氧化涂层的研究在国内尚属空白。合金属难熔高温合金,合金具有优异的高温力学性能,应用温度可达 ,是目前新一代难熔高温合金理想的宇航材料,在航空航天、超音速飞行器领域开始应用,为满足 打印 合金高温构件在发动机上的应用,必需对 打印 合金涂层材料及制备技术进行研究,解决 打印 合金在 关键的氧化问题,实现 打印 合金在超高温发动机上的应用 。试验 涂层制备基体用 打印 合金
4、结构件,主要成分为 ,经外表面喷砂 酸洗 水洗 烘干预处理后待用。用硅化物体系涂层,将 、等粉料按一定质量比配制混合后装入球磨罐中,并在罐中加入一定量的有机溶剂;将球磨罐装入球磨机中进行混料并研磨制取涂层浆料,将球磨制得的浆料均匀涂覆于 打印 合金结构件表面,烘干后在真空炉中烧结制得 打印 合金涂层结构件 ,如图 所示。图 打印 合金涂层结构件工艺路线:打印 合金结构件喷砂酸洗 、等涂层混合粉料加入有机溶第 期王立斐,等:打印 合金防护涂层失效因素分析剂球磨涂层浆料涂覆真空烧结涂层产品。涂层结构件试车将 打印 合金涂层结构件安装到热考核试验工作台上,结构件内部为空心管状结构,试验过程管内通入冷
5、却液加压至 ,采用低电压、大电流内热法通电加热。用比色温度计、双色红外测温仪及热偶丝进行工作温度测定 。涂层结构件在 工作 后停止试验。结果与分析试验后对 打印 合金涂层结构件进行全面检查发现,结构件外表面涂层及基体结构完好,通过高能 透射发现管内局部区域管径变小,如图所示。针对 打印 合金涂层结构件工作后管图 试验后高能 透射管内状态内局部出现管径变小现象进行分析研究。将试验后 打印 合金涂层结构件刨切,刨切后发现圈部位存在积聚物,如图 所示。图 试验后涂层结构件刨切 分析对存在积聚物部位进行 分析如图 所示。图 存在积聚物部位 截面图由图 可知:由外向内观察发现结构件外表面两侧边缘均可见涂
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