添加钨、钽元素对镍基自熔性合金等离子堆焊涂层组织与性能影响的研究的任务书.docx

添加钨、钽元素对镍基自熔性合金等离子堆焊涂层组织与性能影响的研究的任务书
任务书
一、任务背景
镍基自熔性合金是一种性能优异、应用广泛的高温合金材料，在航空航天、能源等领域有着重要的应用。然而，镍基自熔性合金自燃性能限制了其在高温环境下的应用，因此需要对其进行改性。近年来，添加钨、钽等元素被认为是提高镍基合金抗自燃性的有效方法。然而，对于等离子堆焊涂层，大多数研究仅停留在添加单一元素或测试单一性能方面，缺乏对添加复合元素对涂层组织与性能影响的综合研究，因此有必要开展此项研究工作。
二、研究内容
本研究旨在探究添加钨、钽元素对镍基自熔性合金等离子堆焊涂层组织与性能的影响，具体研究内容包括以下几个方面：
1.调制不同成分的镍基自熔性合金的等离子堆焊涂层样品，分别添加钨、钽元素，制备不同元素组合的复合涂层样品；
2.利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）等测试手段，分析不同元素组合对涂层组织结构和相成分的影响；
3.运用热重分析（TGA）和差式扫描量热法（DSC）等测试方法，探究不同元素组合对涂层热稳定性和自燃性能的影响；
4.进行高温氧化实验，测试不同元素组合对涂层高温氧化性能的影响；
5.采用电化学测试方法，评估不同元素组合对涂层耐腐蚀性能的影响；
6.通过综合分析各测试结果，探讨添加钨、钽元素对等离子堆焊涂层组织与性能的影响机理。
三、研究方法及技术路线
1.合金样品的制备及等离子堆焊涂层样品的制备
采用真空感应熔炼法制备镍基自熔性合金母材，通过等离子堆焊法在不同材质基底上制备样品，并在涂层中添加不同的钨、钽元素。
2.组织结构分析
通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）等测试手段，观察和分析不同元素组合对涂层组织结构和相成分的影响。
3.热稳定性和自燃性测试
运用热重分析（TGA）和差式扫描量热法（DSC）等测试方法，研究不同元素组合对涂层热稳定性和自燃性能的影响。
4.高温氧化实验
通过高温氧化实验，测试不同元素组合对涂层高温氧化性能的影响。
5.耐腐蚀性测试
采用电化学测试方法，评估不同元素组合对涂层耐腐蚀性能的影响。
6.实验数据处理及结果分析
通过对实验数据的处理和综合分析，探讨添加钨、钽元素对等离子堆焊涂层组织与性能的影响机理。
四、研究预期成果
1.探究添加钨、钽元素对镍基自熔性合金等离子堆焊涂层组织与性能的影响机理；
2.发现添加钨、钽元素对等离子堆焊涂层热稳定性和自燃性能具有显著的提升作用；
3.结合组织结构、高温氧化性能、耐腐蚀性能等方面，深入研究复合元素添加对涂层性能的影响；
4.提供钨、钽元素在镍基合金涂层中的应用基础研究数据及理论依据。
五、研究要求及进度安排
1.本研究要求实验设备、试剂和材料具有一定的品质保障。
2.研究周期为12个月，具体安排如下：
前3个月，进行材料制备及等离子堆焊涂层样品的制备工作；
第4个月至第7个月，进行组织结构分析和热稳定性和自燃性测试等实验工作；
第8个月至第10个月，进行高温氧化实验和耐腐蚀性测试等实验工作；
第11个月至第12个月，对实验结果进行综合分析并撰写研究报告。
六、参考文献
1.何万民,周天中,陈子骞等.镍基高温合金自熔性改进进展[J].材料导报,2015,29(9):70-76.
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3.晁永华,孙炳献,卢步林等.镍基自熔性合金等离子堆焊涂层的组织和性能[J].材料工程,2011,(7):16-20.
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8.叶晟,郝贤正,胡绍琳等.钨元素对镍基合金高温氧化行为的影响[J].材料工程,2019,47(5):73-78.
9.赵毅,杜建武,徐文祥等.美国高性能镍基合金[M].北京:科学出版社,2001:128-131.
7.其他
因本研究工作的具体实施可能出现外界环境变化或其他事故因素，若有这些因素可能会引起研究工作计划发生调整但调整后的计划需要全程遵守，直至研究目标全部完成。