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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：2022年8月-9月
5.高温高压氧化腐蚀测试并分析：2022年9月-11月
6.撰写论文：2022年11月-2023年2月