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文档简介

超超临界汽轮机叶片(Ti,Al)N/TiN涂层结构与抗氧化性能研究的开题报告一、研究背景超超临界汽轮机(Ultra-SupercriticalSteamTurbine,UUSCST)是一种新型高效节能的热力发电装置,其特点是工作媒质温度和压力高,需要使用能够承受高温高压环境的材料,如钛合金、镍基合金等。然而,这些高温材料在高温氧化环境下容易产生氧化腐蚀,导致机械性能下降、使用寿命缩短。因此,提高超超临界汽轮机的材料抗氧化性能,是保证其高效稳定运行的关键。目前,采用表面涂层技术是提高材料抗氧化性能的主要方法之一。其中,TiAlN/TiN涂层由于具有较高的抗氧化性能和优异的机械性能,已经广泛应用于高温高压环境下的零部件表面保护。二、研究目的本研究旨在探究TiAlN/TiN涂层结构在超超临界汽轮机叶片上的应用情况,以及其抗氧化性能对叶片寿命的影响。具体研究内容如下:1.制备TiAlN/TiN涂层:采用物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition,PVD)技术,制备TiAlN/TiN涂层,并对涂层的微观结构和物理性能进行表征。2.热处理:采用真空热处理技术,模拟高温高压环境下的氧化腐蚀作用,研究TiAlN/TiN涂层的抗氧化性能。3.机械性能测试:对TiAlN/TiN涂层进行硬度测试、摩擦学测试等,分析其机械性能特点及在超超临界汽轮机叶片上的适用性。4.叶片氧化腐蚀测试:在高温高压氧化环境下,对涂层叶片和未涂层叶片进行氧化腐蚀测试,并比较其氧化腐蚀行为与寿命,以评估涂层对叶片抗氧化性能的提升作用。三、研究意义本研究所涉及的TiAlN/TiN涂层结构及其在超超临界汽轮机叶片上的应用,将为提高超超临界汽轮机材料的抗氧化性能提供有实际意义的参考。具体意义如下:1.为超超临界汽轮机叶片的应用开拓新的研究方向。2.提高材料抗氧化性能,延长超超临界汽轮机叶片的使用寿命,降低发电成本。3.研究TiAlN/TiN涂层的物理和机械性质,对涂层工艺的改进和优化具有参考价值。四、研究方法1.物理气相沉积技术:利用磁控溅射技术制备TiAlN/TiN涂层,评估涂层的组织结构、组分成分、物理性能。2.真空热处理:对制备好的涂层样品在高温气氛下进行真空热处理,分析涂层的抗氧化性能。3.硬度测试:测定涂层样品的硬度值。4.摩擦学测试:通过研究涂层样品的摩擦系数和磨损率,评估其在叶片表面的应用性能。5.高温高压氧化腐蚀测试:在高温高压氧化环境下,将涂层叶片和未涂层叶片进行氧化腐蚀测试,比较其氧化腐蚀行为和寿命。五、研究计划1.文献调研和设备准备:2022年3月-4月2.制备TiAlN/TiN涂层并表征:2022年4月-6月3.研究涂层的机械性能:2022年6月-8月4.热处理模拟氧化腐蚀作用:

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