TiN涂層結(jié)構(gòu)與抗氧化性能研究的開題報告

超超臨界汽輪機葉片(Ti,Al)N/TiN涂層結(jié)構(gòu)與抗氧化性能研究的開題報告一、研究背景超超臨界汽輪機（Ultra-SupercriticalSteamTurbine，UUSCST）是一種新型高效節(jié)能的熱力發(fā)電裝置，其特點是工作媒質(zhì)溫度和壓力高，需要使用能夠承受高溫高壓環(huán)境的材料，如鈦合金、鎳基合金等。然而，這些高溫材料在高溫氧化環(huán)境下容易產(chǎn)生氧化腐蝕，導(dǎo)致機械性能下降、使用壽命縮短。因此，提高超超臨界汽輪機的材料抗氧化性能，是保證其高效穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。目前，采用表面涂層技術(shù)是提高材料抗氧化性能的主要方法之一。其中，TiAlN/TiN涂層由于具有較高的抗氧化性能和優(yōu)異的機械性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高溫高壓環(huán)境下的零部件表面保護。二、研究目的本研究旨在探究TiAlN/TiN涂層結(jié)構(gòu)在超超臨界汽輪機葉片上的應(yīng)用情況，以及其抗氧化性能對葉片壽命的影響。具體研究內(nèi)容如下：1.制備TiAlN/TiN涂層：采用物理氣相沉積（PhysicalVaporDeposition,PVD）技術(shù)，制備TiAlN/TiN涂層，并對涂層的微觀結(jié)構(gòu)和物理性能進行表征。2.熱處理：采用真空熱處理技術(shù)，模擬高溫高壓環(huán)境下的氧化腐蝕作用，研究TiAlN/TiN涂層的抗氧化性能。3.機械性能測試：對TiAlN/TiN涂層進行硬度測試、摩擦學(xué)測試等，分析其機械性能特點及在超超臨界汽輪機葉片上的適用性。4.葉片氧化腐蝕測試：在高溫高壓氧化環(huán)境下，對涂層葉片和未涂層葉片進行氧化腐蝕測試，并比較其氧化腐蝕行為與壽命，以評估涂層對葉片抗氧化性能的提升作用。三、研究意義本研究所涉及的TiAlN/TiN涂層結(jié)構(gòu)及其在超超臨界汽輪機葉片上的應(yīng)用，將為提高超超臨界汽輪機材料的抗氧化性能提供有實際意義的參考。具體意義如下：1.為超超臨界汽輪機葉片的應(yīng)用開拓新的研究方向。2.提高材料抗氧化性能，延長超超臨界汽輪機葉片的使用壽命，降低發(fā)電成本。3.研究TiAlN/TiN涂層的物理和機械性質(zhì)，對涂層工藝的改進和優(yōu)化具有參考價值。四、研究方法1.物理氣相沉積技術(shù)：利用磁控濺射技術(shù)制備TiAlN/TiN涂層，評估涂層的組織結(jié)構(gòu)、組分成分、物理性能。2.真空熱處理：對制備好的涂層樣品在高溫氣氛下進行真空熱處理，分析涂層的抗氧化性能。3.硬度測試：測定涂層樣品的硬度值。4.摩擦學(xué)測試：通過研究涂層樣品的摩擦系數(shù)和磨損率，評估其在葉片表面的應(yīng)用性能。5.高溫高壓氧化腐蝕測試：在高溫高壓氧化環(huán)境下，將涂層葉片和未涂層葉片進行氧化腐蝕測試，比較其氧化腐蝕行為和壽命。五、研究計劃1.文獻調(diào)研和設(shè)備準(zhǔn)備：2022年3月-4月2.制備TiAlN/TiN涂層并表征：2022年4月-6月3.研究涂層的機械性能：2022年6月-8月4.熱處理模擬氧化腐蝕作用：