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GH907合金防護涂層耐腐蝕性能研究

文檔作者：趙宏璐。王理．韓振字，佟文偉文檔來源：中航工業(yè)沈陽發(fā)動機設計研究所		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年10月24日
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2011《■37■■2目voI刪o 2 AD r 2011 4己，4]
GH907合金防護涂層耐腐蝕
性能研究
趙宏璐。王理．韓振字，佟文偉
中航工業(yè)沈陽發(fā)動機設計研究所．沈陽1 10015)
趙￡璐{1984)．女．I程師．M事靛
i￡動機目燃氣輪n二防"究I作。
收稿日取2010_06—∞
1引言
m于具午『低的熱膨脹系數(shù)
和較好的綜音機械性能．GH907
臺金被r．泛成J材于國內(nèi)外先進
航空發(fā)動機。通常用于制造T
作溫度牦650℃以下、且有州隙
檸制要求的航審發(fā)動機環(huán)形什
摘i：通遷鹽霉一熱暈《*q席**女對3#6H9070女*護4￡nⅢ進“7耐
％＆＆*"￡，利Ⅲ掃镕電％、能譜9斬#j*目#腐蝕形蛻和產(chǎn)銣進行T詳自地對比
舟*#抹究T#腐*速率女n＆律，Mi蛄R表日：在镕t§$*T．3#％月均發(fā)生
7f目《度∞醢坪，基體m發(fā)±氟n自n。rw_7木#酎女m∞*(底E+Ⅲ目)的耐蔣
*性能優(yōu)f sKNc一65蚺米自修復4E自T卜7水基科自Ⅲ誅層(^E)的。3#津*∞犄
*破#機《均}目目．
美鍵目：GH907臺盒；防護潦B；耐腐蝕，鹽霉；熱暴霉
S1udv On CO慚IOn ResIstance PenOmlance Of P．0IectIv0
COmmgs for GH907 A¨oy
7H^o H。“E?w^NG Ll H^N zh一”1 ToNG wc?n
(AV虻shcnv“g^?”目”cItc蛐"hIn‘b恥c sh?”B11f川5 ch啪) A呲an-1h???tnM8 p?？?1 q o?k、礎《l舯kf{?±“”口
歸。G?Ⅳ”卵m”7螄M??s“nⅢ㈣l“㈣“d“l(fā)’mmEdj∽礎“""?d^bu?m?”。Fp?∞H E‘?8a—tmd’2a
p礎№^Ht?h sEM州t E|1s她ch”口《㈣?，nft?“±dⅫ8"kmdmP8cm Ph n?““^^刪f^“mef^?叫?^5E州dⅢ?女胛眠Ⅻdfh 0∞w ⅢP“HⅢⅣ向?o一％¨??F礦阿7f口m”*h“螄r帥d盧t h州∞6er時』^∞6。m礬Ⅳc—酊co叫研。d邢一7?憎b“6h’^n?rM咖
?^?“Ⅳf』刪P^l“5礦f刪“p冊d咖Ⅲ“
Key帥Ⅲs GH9。7“l(fā)町，prot盯n忖comlng，?刪slshnce，sa¨sP∞”
heat㈣um
和機匣．如高壓壓氣機后機匣，承力環(huán)和隔熱環(huán)等，?
于該臺臺中cr含女抵，抗海洋環(huán)境腐蝕rE能較差”，聞
此，對丁在海}}大氣環(huán)境丁作的航空發(fā)動機m1907
臺金制件．必須采用涂層進行防護。以提高其抗腐蝕
能力
-p性鹽霧試騎被J泛臆川于弩察j_j：層防腐中}
能洲+fH小能報好地模擬材料他用的實際上況，隨著
時JC認識的提島和科技的進步，一些循環(huán)腐蝕試驗方
法臆運『町生”-，采川這些打法所得到的試驗結(jié)糶與實
際情況具有蜓好f目一致性“。
萬方數(shù)據(jù)
2011∈*37a*2目vol 3㈨2 Apr 201
奉文通世模擬海洋太7 C環(huán)境F航空發(fā)動機的l
作條什．采川鹽囂一熱轱露循環(huán)腐蝕試驗打法塒3種
t，H907臺金片j涂瑤分別進行r耐臆蝕性能對比，外
對兒腐蝕破壞機lⅢ進行r探兒研究甜糶不僅If
cIl907臺金防護溶J二fm盎川jL彳『重掣意義、遷?”
T指廿l嘶F，涂世的研制和政進。
2試樣制備及試驗方法
21試樣制備
cIl907臺食址】種以鐵鑲一鉆為叢的低膨脹
斯濉臺金、n1鈮．釷、硅和微；#硼進}r練☆強化“，jC化
學成分見表1．
i1 GH907合金的化學成分“％
№ (¨ rl h NlJ+n“ ¨ ^l M”
嘎焉疊i再焉蕊五忑忑磊
試樣為50?25 mmx(1—3)mm的GH907合
金板狀．表f斫1糸榭防護衢：崖，3種涂層分別以^、B c
表示．Jl體情況說明見喪2。
女2 GH帥7☆☆試#表面m護澮B
代{ 持g種黃主§成分
sKM6s納米☆目睢質(zhì)＆屆商m軾化物＆
‘ 自修復納米氧化物自^機戚腔物
．Tw7水基耐高底K山磷＆＆鍬柑組成；Ⅲ
”
掘(底層+日層)H由鉻嗽虢、磷酸鹽m臺物組成
． 聊木箍耐高磷№鹽自*渤
。
盟(E層)
2 2試驗方法
模擬在海洋大氣環(huán)境下航空發(fā)動機的工作條件，
采用鹽劣一熱器搟循王1：試驗方法對(；11907合金涂層
試樣進行耐腐蝕性能研究。吼常溫鹽霧試驗20 Il+
650℃、熱撼蝣試驗2 h為1個循環(huán)心期，共進行15
個周期的試駐。
試驗參照『j{家≈川標準中性鹽霧腐蝕試驗(GJB
150】l一86l要求進行，鹽霧箱內(nèi)溫崖為35 t，采J】{蓮
續(xù)噴霧，鹽溶渡質(zhì)艟分數(shù)力5％±l％的分析純級
Nacl溶液，P¨{ci為6 5～7 2；熱暴露試驗在輔式電阻
爐中進行，試樣欣^常溫}U爐內(nèi)隨爐升溫，試驗后放
矬在電爐中Jr爐『】玲茸J
每周期試驗結(jié)束』i劉試樣稱重，秉用增艱法測皺
試樣的腐蝕速率，單化l“Igl增二：}(為
r=lm一月z n II』
止巾：r為甲仲_fI『#5增爪，m一㈨f；㈣柙，訃圳～試佯
腐蝕后、1i『【10質(zhì)jI}．m洲為受試表面積川n‘
采卅LEfJl450十瞄電子”微鏡(s}M)和～(1H^、
Ot胖t能lg分析儀(ElH¨f試佯進f r微觀分析
3試驗結(jié)果分析
31形貌分析
隨蔣試驗時川的埔加+3種試樣的防護沫層均’I：
始發(fā)牛小同氍勝的破M、．形成r懵蝕坑^Jj c試樣
_醯韌出現(xiàn)腐蝕坑的試驗周J9J分圳址第s、3，9圳j¨
經(jīng)過1 5崩期i式騎耵B譴樣腩蝕坑沒打明址增多f如
圖¨h)所小j；A和c試樣惰蝕坑坩多，點而冉亂繡
生成(如罔¨a)、(t)所示)試騎n沫屢的完蚪程度
從女r刮壞依政是：B^、(， 圈圈#㈩，㈩¨，¨m 15 JHW
(a)^Ⅱ# (h)B試# (r)cH樣
目1試樣自觀*n
將各試樣的滌瑤完好部位表叫微觀形貌‘o原始
戒面形貌進{，對比，如圖2所示。從嘲-I?r見，^試樣
滌膳朦始表面雖未見明硅的裂紋缺陷，忸址髂培表面
疏松不平糕；B和c試樣涂J二原始表而m然有微裂
紋．似是完好部位平整致密，且裂紋抖沒柯滲透潦崖，
試驗后3種醴樣洙塔表面均變褂粗糙，沉積有Nacl；
B和c試樣涂雎表面已觀察小到叫垃的微裂紋。
目2試§前、目潦目表Ⅲ微觀形貌舅
萬方數(shù)據(jù)
H￡Ⅲ§．GH90782∞∞％BW目ⅧB■日R
圖3為3種涂屁試樣試驗后納部分齪面形貌。
_5L嘲中可見，A試樣涂埕較疏松．有許多空隙和扎澗，
涂層‘l基體之川形成rl臟明顯的J早度約為30“m
的腳蝕氧化物層(如圖3(a)中箭頭所示)，經(jīng)成分測
定，氧化物琺中含有0和cI元索。B和c試樣涂層比
A試樣的致街，B試樣潦層和基體界兩處能脫察到厚
l芟約為5“m毓化物層(如圖3(b)中箭頭所示)，c試
樣在舊樣位置能觀察到厚度約為lo¨m的氧化物層
【如罔3(c)巾箭★所示)，能瀟分析未測出氧化物層
中打cl元索；由于B試樣涂層較c試樣的多了l層
由鉻酸鹽和磷酸鹽混合物組成的面層，凼此B試樣
溶層喪面小僅生成r AI的氧化物，而且牛成了cr的
氧化物，這J上氧化物混臺物(EDs譜如罔4所示)、F整
且分布較均勻，對潦層形成了較好保護，c試樣涂層
擊而凹n小平，叮以測出Al的氧化物，但坫術形成平
整的保護層。
綜觀整個敲Inl形貌．A i式樣涂層與基體結(jié)合輕
緊{{f，B和c試樣涂層冉一部分區(qū)域與叢體產(chǎn)生分
離現(xiàn)象(如圖3(d)所示)；試驗后A試樣涂J￡的厚度
明娃小于B和cj式樣的，c試樣潦J芒的厚崖略小十
B試樣的
—-，舅■_
，7
，
—●■一—■—一
f rⅢR樣(d臁口‘·g體分離部億
目3試驗5涂層試樣部#俄面微觀《#
目4 B試樣涂g$i《m#EDs譜
Zkq，45
3種涂珙試樣表面腐蝕坑的微觀形貌冉裎大蓋
別，如圖5所示。剛中上部分為表而形貌，下部分為截
叫形貌。A試樣腐蝕坑與周圍涂層界限明顯，腐蝕坑
內(nèi)較平鏈，從扳葡形貌中也可以明顯看到。經(jīng)表面成
分測定得m，腐蝕坑內(nèi)主要為h和co的氧化物；B
試樣腐蝕坑呈現(xiàn)出明娃的起泡破裂特征m，腐蝕坑附
近的涂層明毓翹起，已經(jīng)1j基體分離，蝕坑內(nèi)我面成
分為基體主嬰兀索(n、島、川)的毓化物；f試樣腐蝕
坑與周呵豫層界限不【!ff艟，坑內(nèi)年平襤，從截面形貌
可見涂層t墑蝕坑立界處過渡平緩，經(jīng)測定，蝕坑內(nèi)
成分復雜，主要為合金基體兀索和涂層中兀索氧化物
灶氯化童盈物的混合物。 心
目5試§目女g試樣腐蝕坑《#
3 2腐蝕速率測定
3種涂層試樣壤『蝕速率對比如圖6所小從網(wǎng)中
可見．R和c試樣增重比^的大。造成這種蔗別的原
囚_f『2個：(1】A試樣涂層減薄較多；(2)由涼層的成
分4；同造成．B試樣涂層表面言有cr元素，c試樣涂
崖表面青有Al元素，這2種兀素在熱暴露試驗中會
生成cb0，和A120，業(yè)保護試樣，因此會發(fā)牛叫品的
氧化增葦。從腐蝕速率的走勢上來看，B試樣早現(xiàn)出
明顯的地物線特征；c試樣在第9蒯期試驗前也呈現(xiàn)
m拋物線特征，但第9周期試驗后腐蝕速率出現(xiàn)波
動；A試樣術呈現(xiàn)拋物線特征，第14周期前腐蝕速率
雖午『波動，但是大體暈E刑規(guī)律，到第15刪期時試樣
啊顯減犖。B和c試樣擇15用期試驗未m現(xiàn)減荸趨
勢。
將試_【1=的腐蝕速率變化規(guī)律與試樣宏脫彤貌變
化進ii對比發(fā)現(xiàn)．變化最有規(guī)律的B試樣潦崖破甜-
最輕，A和c試樣表面涂居的破環(huán)程度遠遠大丁B
試樣的，?現(xiàn)r較大晰積的腐蝕坑．加之蝕坑處摹體
不斷被氧化腐蝕，從而導致腐蝕速牢不規(guī)則，豎化?！?1
于A試樣涂屜減薄較多，14_『|11之涂壇的剝藩和基體
的腐蝕導致其筲；14周期即出珧明址減市；而c試樣
萬方數(shù)據(jù)
20”t■37《■2■voI∞No 2^pr 2011
滁層雖{；!；也發(fā)小r嚴幣的剁落錯蝕但山J涂膳減砸
較少所“爭第】5周期尚未小脫堿承趨抖．
目6潦月試樣镕重
3 3腐蝕機理探討
E迷試騎結(jié)果戒明：‘【_w 7水摹耐高溫涂屜(底
層十面窿)，l：鹽露一熱暴露試驗中的耐腐蝕rL能要優(yōu)
r sKNc一65納冰自修復涂膳和Tw一7水基IIlt高％i涼
層(J匠層)的。
1w一7水基耐高溫涂層(底層+Ⅲ艋)表m】形成
的均勻cn0，和AI舶，混合物保護層是其具有較好耐
腐蝕能力的卞哥囚豢。如果滁層局部與藎體結(jié)合力不
強，會導致形成投泡或破裂，這是造成廢種涂J三破壞
的士要娘因。
金屬枉鹽霧中的腐蝕主嬰是吸毓腐甜【．枉腐蝕j=上
程tI|，鹽霧作為1種電解質(zhì)加速微}b池的墻蝕怍片I，
隨著斌樣表斷鹽霧膜。}J鈕氣的7^耗．奎7 L小的鈕小斷
樸克，使褂腐蝕不斷進行”。sKNc一65納米自修復涂
J未舡身較疏松，存在較多扎洲，使得腈蝕液(Nacl溶
液)很容易穿過潦履m到達舉體，進ln】腐蝕甚體。同
時．住熱爆露試驗中高溫7 e釩電會輕易到達基怍．使
基體發(fā)生內(nèi)釩化，生成氧化物二舟cH907臺盒主要成
分中，n的電位比M和‰的低，吲此n優(yōu)先發(fā)牛
腐蝕，牛成Fe』)，，進lnJ生成F—f1，，接著N-和cn也發(fā)
生毓化．導致住涂聯(lián)和基體界Ⅲ形成了l屢膳蝕氧化
產(chǎn)物層。內(nèi)氧化連漸加?。a(chǎn)物層小斷增脬，在變羿處
逐漸產(chǎn)生裂紋．使榀涂崖離”基體，產(chǎn)生腩蝕坑腐蝕
坑內(nèi)的產(chǎn)物暴露m束肝，牛成的hcl，小斷溶于水
一h使得腐蝕繼續(xù)進行隨著幕體氧化物的不斷牛成，
d被阻捎在潦雎外．’枷，小斷聚集．最終形成紅棕
色的鐵銹
Tw一7水犟耐高溫涂屢(底層)巾含打鍋粉。^I
足1種高飩化奈膳，弊過熱媾諾試驗后會形成
從(J、膜以保護肚體．fn號迸行鹽霧試驗時，cl_衛(wèi)會
’J r)H競桐哦附．謠少牛成A㈦．濟r水ch蝕梅蝕
小斷世行。涼居中f日Al小斷被州牦，從m廿被溶膳
破壞，形成腐蝕坑牡悼臻露出米衍，繼績膊蝕鈕
化．生成鐵銹
4結(jié)論
綜i。所述，一Ⅱ以得?以r特淪
(1)經(jīng)過l 5刷期的鹽霧熱暴露循耶腳蝕試駝，
3種涂J未日發(fā)生r?、蟪潭鹊钠茐模◇w發(fā)_：韞化櫥
蝕。
(2 J在木試驗條什下，‘rw一7水址耐高溫涿膩¨畦
J；：+面膳)的防腐蝕性能優(yōu)J。*外2種涂崖的，試驗
后誅膜裘【面形成r均勻的cr卅、刊Al：f)、髓合物椿護
崖。fm涂“‘J碡體結(jié)合小·F是導斂設法層起泡、破壞
帕主要脈嘣。
f 3)sKNc一65納水r|修復馀屢涂J0疏松多扎．所
以防腐性能較差；rw一7水基耐商潞潦層(底層)巾的
AI與d+結(jié)合牛成u脯性AIcJ，足導斂』￡發(fā)，L破坷、的
主要因素。
參考文獻
?劉監(jiān)坤隙Ⅻ*親B日辭N-c以nlY瞎膳∞機中性}k霧嘲
#十￡能U Jm觸f靜¨料21108，32f10)：52—59
12l口“m自差涂料鹽霧∞驗Ⅱ站镕”價∞探對?刪試‘_分
析2吣t42(^j-37 3H
『∞越宏璐f月．博z偉等(，H4169臺會抗鹽囂熱犟#}柵"
塒蝕性能H蛤MR啪航}ma機，20呻，35(6)36—39
【4】Jo a n c 0，Alhnu cavd?chnHIophPr M^BTnnⅢnPe tJf
spult?％c¨¨lIJtj?m C?ond sp“tIe刊W_Tl N Thln
‰1№I c㈣”p：一I sp”v n?nrj l?噼^dy蛐嘰
‰?mn s¨㈣㈣2qⅪf42¨輻l一1895
[51DoIJ舢^s“L^Bnb¨z，Acl*c叫l(wèi)de M H al c?啪
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sp7"『Pm川抽?hJ MuI?b P?l”E 1H hnol啊2叫7
¨92 1931-“3—“8
『61林舉1M‘F，李曉H4^氣腑蝕“究方詩進腥?巾問腐蝕々
∞F，學報2004 24(4)：249_256
【7J米德伸』j海峰打目E緣J2中性‰霧試騎機關標準簡稈U-Ⅸ
代涂料。o溶裝2唧，10(8)*7—8
?顫嗚卑J《材料宴月fm[Mln京：中目標^E小版+}，2“'2
?蘋格托^E大‘t腳蝕IMI$b恩厚洋北‘j化學l。m出峨札
20。5
萬方數(shù)據(jù)

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