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GH907合金防护涂层耐腐蚀性能研究

文档作者：赵宏璐。王理．韩振字，佟文伟文档来源：中航工业沈阳发动机设计研究所		点击数：	更新时间： 2022年10月24日
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2011《■37■■2目voI删o 2 AD r 2011 4己，4]
GH907合金防护涂层耐腐蚀
性能研究
赵宏璐。王理．韩振字，佟文伟
中航工业沈阳发动机设计研究所．沈阳1 10015)
赵￡璐{1984)．女．I程师．M事靛
i￡动机目燃气轮n二防"究I作。
收稿日取2010_06—∞
1引言
m于具午『低的热膨胀系数
和较好的综音机械性能．GH907
台金被r．泛成J材于国内外先进
航空发动机。通常用于制造T
作温度牦650℃以下、且有州隙
柠制要求的航审发动机环形什
摘i：通迁盐霉一热晕《*q席**女对3#6H9070女*护4￡nⅢ进“7耐
％＆＆*"￡，利Ⅲ扫镕电％、能谱9斩#j*目#腐蚀形蜕和产铷进行T详自地对比
舟*#抹究T#腐*速率女n＆律，Mi蛄R表日：在镕t§$*T．3#％月均发生
7f目《度∞醢坪，基体m发±氟n自n。rw_7木#酎女m∞*(底E+Ⅲ目)的耐蒋
*性能优f sKNc一65蚺米自修复4E自T卜7水基科自Ⅲ诛层(^E)的。3#津*∞犄
*破#机《均}目目．
美键目：GH907台盒；防护潦B；耐腐蚀，盐霉；热暴霉
S1udv On CO惭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耻c sh⋯”B11f川5 ch啪) A呲an-1h⋯⋯⋯tnM8 p。咖m⋯1 q o⋯k、础《l舯kf{⋯±“”口
归。G⋯Ⅳ”卵m”7蛳M⋯⋯s“nⅢ㈣l“㈣“d“l’mmEdj∽础“""⋯d^bu⋯m⋯”。Fp⋯∞H E‘⋯8a—tmd’2a
p础№^Ht⋯h sEM州t E|1s她ch”口《㈣⋯，nft⋯“±dⅫ8"kmdmP8cm Ph n⋯““^^删f^“mef^⋯叫⋯^5E州dⅢ⋯女胛眠Ⅻdfh 0∞w ⅢP“HⅢⅣ向⋯o一％¨⋯⋯F矿阿7f口m”*h“蛳r帅d卢t h州∞6er时』^∞6。m矾Ⅳc—酊co叫研。d邢一7⋯憎b“6h’^n⋯rM咖
⋯^⋯“Ⅳf』删P^l“5矿f删“p册d咖Ⅲ“
Key帅Ⅲs GH9。7“l町，prot盯n忖comlng，⋯删slshnce，sa¨sP∞”
heat㈣um
和机匣．如高压压气机后机匣，承力环和隔热环等，⋯
于该台台中cr含女抵，抗海洋环境腐蚀rE能较差”，闻
此，对丁在海}}大气环境丁作的航空发动机m1907
台金制件．必须采用涂层进行防护。以提高其抗腐蚀
能力
-p性盐雾试骑被J泛臆川于弩察j_j：层防腐中}
能洲+fH小能报好地模拟材料他用的实际上况，随着
时JC认识的提岛和科技的进步，一些循环腐蚀试验方
法臆运『町生”-，采川这些打法所得到的试验结粜与实
际情况具有蜓好f目一致性“。
万方数据
2011∈*37a*2目vol 3㈨2 Apr 201
奉文通世模拟海洋太7 C环境F航空发动机的l
作条什．采川盐嚣一热轱露循环腐蚀试验打法埘3种
t，H907台金片j涂瑶分别进行r耐臆蚀性能对比，外
对儿腐蚀破坏机lⅢ进行r探儿研究甜粜不仅If
cIl907台金防护溶J二fm盎川jL彳『重掣意义、迁⋯”
T指廿l嘶F，涂世的研制和政进。
2试样制备及试验方法
21试样制备
cIl907台食址】种以铁镶一钻为丛的低膨胀
斯濉台金、n1铌．钍、硅和微；#硼进}r练☆强化“，jC化
学成分见表1．
i1 GH907合金的化学成分“％
№ (¨ rl h NlJ+n“ ¨ ^l M”
嘎焉叠i再焉蕊五忑忑磊
试样为50⋯25 mmx(1—3)mm的GH907合
金板状．表f斫1糸榭防护衢：崖，3种涂层分别以^、B c
表示．Jl体情况说明见丧2。
女2 GH帅7☆☆试#表面m护浍B
代{ 持g种黄主§成分
sKM6s纳米☆目睢质＆届商m轼化物＆
‘ 自修复纳米氧化物自^机戚腔物
．Tw7水基耐高底K山磷＆＆锹柑组成；Ⅲ
”
掘(底层+日层)H由铬嗽虢、磷酸盐m台物组成
． 聊木箍耐高磷№盐自*渤
。
盟(E层)
2 2试验方法
模拟在海洋大气环境下航空发动机的工作条件，
采用盐劣一热器擀循王1：试验方法对(；11907合金涂层
试样进行耐腐蚀性能研究。吼常温盐雾试验20 Il+
650℃、热撼蝣试验2 h为1个循环心期，共进行15
个周期的试驻。
试验参照『j{家≈川标准中性盐雾腐蚀试验(GJB
150】l一86l要求进行，盐雾箱内温崖为35 t，采J】{莲
续喷雾，盐溶渡质艟分数力5％±l％的分析纯级
Nacl溶液，P¨{ci为6 5～7 2；热暴露试验在辅式电阻
炉中进行，试样欣^常温}U炉内随炉升温，试验后放
矬在电炉中Jr炉『】玲茸J
每周期试验结束』i刘试样称重，秉用增艰法测皱
试样的腐蚀速率，单化l“Igl增二：}(为
r=lm一月z n II』
止巾：r为甲仲_fI『#5增爪，m一㈨f；㈣柙，讣圳～试佯
腐蚀后、1i『【10质jI}．m洲为受试表面积川n‘
采卅LEfJl450十瞄电子”微镜(s}M)和～(1H^、
Ot胖t能lg分析仪(ElH¨f试佯进f r微观分析
3试验结果分析
31形貌分析
随蒋试验时川的埔加+3种试样的防护沫层均’I：
始发牛小同氍胜的破M、．形成r懵蚀坑^Jj c试样
_醯韧出现腐蚀坑的试验周J9J分圳址第s、3，9圳j¨
经过1 5崩期i式骑耵B谴样腩蚀坑没打明址增多f如
图¨h)所小j；A和c试样惰蚀坑坩多，点而冉乱绣
生成(如罔¨a)、(t)所示)试骑n沫屡的完蚪程度
从女r刮坏依政是：B^、(， 圈圈#㈩，㈩¨，¨m 15 JHW
(a)^Ⅱ# (h)B试# (r)cH样
目1试样自观*n
将各试样的涤瑶完好部位表叫微观形貌‘o原始
戒面形貌进{，对比，如图2所示。从嘲-I⋯r见，^试样
涤膳朦始表面虽未见明硅的裂纹缺陷，忸址髂培表面
疏松不平糕；B和c试样涂J二原始表而m然有微裂
纹．似是完好部位平整致密，且裂纹抖没柯渗透潦崖，
试验后3种醴样洙塔表面均变褂粗糙，沉积有Nacl；
B和c试样涂雎表面已观察小到叫垃的微裂纹。
目2试§前、目潦目表Ⅲ微观形貌舅
万方数据
H￡Ⅲ§．GH90782∞∞％BW目ⅧB■日R
图3为3种涂屁试样试验后纳部分龊面形貌。
_5L嘲中可见，A试样涂埕较疏松．有许多空隙和扎涧，
涂层‘l基体之川形成rl脏明显的J早度约为30“m
的脚蚀氧化物层(如图3(a)中箭头所示)，经成分测
定，氧化物珐中含有0和cI元索。B和c试样涂层比
A试样的致街，B试样潦层和基体界两处能脱察到厚
l芟约为5“m毓化物层(如图3(b)中箭头所示)，c试
样在旧样位置能观察到厚度约为lo¨m的氧化物层
【如罔3(c)巾箭★所示)，能潇分析未测出氧化物层
中打cl元索；由于B试样涂层较c试样的多了l层
由铬酸盐和磷酸盐混合物组成的面层，凼此B试样
溶层丧面小仅生成r AI的氧化物，而且牛成了cr的
氧化物，这J上氧化物混台物(EDs谱如罔4所示)、F整
且分布较均匀，对潦层形成了较好保护，c试样涂层
击而凹n小平，叮以测出Al的氧化物，但坫术形成平
整的保护层。
综观整个敲Inl形貌．A i式样涂层与基体结合轻
紧{{f，B和c试样涂层冉一部分区域与丛体产生分
离现象(如图3(d)所示)；试验后A试样涂J￡的厚度
明娃小于B和cj式样的，c试样潦J芒的厚崖略小十
B试样的
—-，舅■_
，7
，
—●■一—■—一
f rⅢR样(d臁口‘·g体分离部亿
目3试验5涂层试样部#俄面微观《#
目4 B试样涂g$i《m#EDs谱
Zkq，45
3种涂珙试样表面腐蚀坑的微观形貌冉裎大盖
别，如图5所示。刚中上部分为表而形貌，下部分为截
叫形貌。A试样腐蚀坑与周围涂层界限明显，腐蚀坑
内较平链，从扳葡形貌中也可以明显看到。经表面成
分测定得m，腐蚀坑内主要为h和co的氧化物；B
试样腐蚀坑呈现出明娃的起泡破裂特征m，腐蚀坑附
近的涂层明毓翘起，已经1j基体分离，蚀坑内我面成
分为基体主婴兀索(n、岛、川)的毓化物；f试样腐蚀
坑与周呵豫层界限不【!ff艟，坑内年平褴，从截面形貌
可见涂层t墒蚀坑立界处过渡平缓，经测定，蚀坑内
成分复杂，主要为合金基体兀索和涂层中兀索氧化物
灶氯化童盈物的混合物。 心
目5试§目女g试样腐蚀坑《#
3 2腐蚀速率测定
3种涂层试样壤『蚀速率对比如图6所小从网中
可见．R和c试样增重比^的大。造成这种蔗别的原
囚_f『2个：(1】A试样涂层减薄较多；(2)由凉层的成
分4；同造成．B试样涂层表面言有cr元素，c试样涂
崖表面青有Al元素，这2种兀素在热暴露试验中会
生成cb0，和A120，业保护试样，因此会发牛叫品的
氧化增苇。从腐蚀速率的走势上来看，B试样早现出
明显的地物线特征；c试样在第9蒯期试验前也呈现
m抛物线特征，但第9周期试验后腐蚀速率出现波
动；A试样术呈现抛物线特征，第14周期前腐蚀速率
虽午『波动，但是大体晕E刑规律，到第15删期时试样
啊显减荦。B和c试样择15用期试验未m现减荸趋
势。
将试_【1=的腐蚀速率变化规律与试样宏脱彤貌变
化进ii对比发现．变化最有规律的B试样潦崖破甜-
最轻，A和c试样表面涂居的破环程度远远大丁B
试样的，⋯现r较大晰积的腐蚀坑．加之蚀坑处摹体
不断被氧化腐蚀，从而导致腐蚀速牢不规则，竖化。』11
于A试样涂屉减薄较多，14_『|11之涂坛的剥藩和基体
的腐蚀导致其筲；14周期即出珧明址减市；而c试样
万方数据
20”t■37《■2■voI∞No 2^pr 2011
滁层虽{；!；也发小r严币的剁落错蚀但山J涂膳减砸
较少所“争第】5周期尚未小脱碱承趋抖．
目6潦月试样镕重
3 3腐蚀机理探讨
E迷试骑结果戒明：‘【_w 7水摹耐高温涂屉(底
层十面窿)，l：盐露一热暴露试验中的耐腐蚀rL能要优
r sKNc一65纳冰自修复涂膳和Tw一7水基IIlt高％i凉
层(J匠层)的。
1w一7水基耐高温涂层(底层+Ⅲ艋)表m】形成
的均匀cn0，和AI舶，混合物保护层是其具有较好耐
腐蚀能力的卞哥囚豢。如果滁层局部与荩体结合力不
强，会导致形成投泡或破裂，这是造成废种涂J三破坏
的士要娘因。
金属枉盐雾中的腐蚀主婴是吸毓腐甜【．枉腐蚀j=上
程tI|，盐雾作为1种电解质加速微}b池的墙蚀怍片I，
随着斌样表断盐雾膜。}J钮气的7^耗．奎7 L小的钮小断
朴克，使褂腐蚀不断进行”。sKNc一65纳米自修复涂
J未舡身较疏松，存在较多扎洲，使得腈蚀液(Nacl溶
液)很容易穿过潦履m到达举体，进ln】腐蚀甚体。同
时．住热爆露试验中高温7 e钒电会轻易到达基怍．使
基体发生内钒化，生成氧化物二舟cH907台盒主要成
分中，n的电位比M和‰的低，吲此n优先发牛
腐蚀，牛成Fe』)，，进lnJ生成F—f1，，接着N-和cn也发
生毓化．导致住涂联和基体界Ⅲ形成了l屡膳蚀氧化
产物层。内氧化连渐加剧．产物层小断增脬，在变羿处
逐渐产生裂纹．使榀涂崖离”基体，产生腩蚀坑腐蚀
坑内的产物暴露m束肝，牛成的hcl，小断溶于水
一h使得腐蚀继续进行随着幕体氧化物的不断牛成，
d被阻捎在潦雎外．’枷，小断聚集．最终形成红棕
色的铁锈
Tw一7水犟耐高温涂屡(底层)巾含打锅粉。^I
足1种高饨化奈膳，弊过热媾诺试验后会形成
从(J、膜以保护肚体．fn号迸行盐雾试验时，cl_卫会
’J r)H竞桐哦附．谣少牛成A㈦．济r水ch蚀梅蚀
小断世行。凉居中f日Al小断被州牦，从m廿被溶膳
破坏，形成腐蚀坑牡悼臻露出米衍，继绩膊蚀钮
化．生成铁锈
4结论
综i。所述，一Ⅱ以得⋯以r特沦
(1)经过l 5刷期的盐雾热暴露循耶脚蚀试驼，
3种涂J未日发生r小Ⅲ程度的破坏．摹体发_：韫化橱
蚀。
(2 J在木试验条什下，‘rw一7水址耐高温涿腻¨畦
J；：+面膳)的防腐蚀性能优J。*外2种涂崖的，试验
后诛膜裘【面形成r均匀的cr卅、刊Al：f)、髓合物椿护
崖。fm涂“‘J碡体结合小·F是导敛设法层起泡、破坏
帕主要脉嘣。
f 3)sKNc一65纳水r|修复馀屡涂J0疏松多扎．所
以防腐性能较差；rw一7水基耐商潞潦层(底层)巾的
AI与d+结合牛成u脯性AIcJ，足导敛』￡发，L破坷、的
主要因素。
参考文献
⋯刘监坤隙Ⅻ*亲B日辞N-c以nlY瞎膳∞机中性}k雾嘲
#十￡能U Jm触f静¨料21108，32f10)：52—59
12l口“m自差涂料盐雾∞验Ⅱ站镕”价∞探对⋯删试‘_分
析2吣t42(^j-37 3H
『∞越宏璐f月．博z伟等(，H4169台会抗盐嚣热犟#}栅"
埘蚀性能H蛤MR啪航}ma机，20呻，35(6)36—39
【4】Jo a n c 0，Alhnu cavd⋯chnHIophPr M^BTnnⅢnPe tJf
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『61林举1M‘F，李晓H4^气腑蚀“究方诗进腥⋯巾问腐蚀々
∞F，学报2004 24(4)：249_256
【7J米德伸』j海峰打目E缘J2中性‰雾试骑机关标准简秆U-Ⅸ
代涂料。o溶装2唧，10(8)*7—8
⋯颤呜卑J《材料宴月fm[Mln京：中目标^E小版+}，2“'2
⋯苹格托^E大‘t脚蚀IMI$b恩厚洋北‘j化学l。m出峨札
20。5
万方数据

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