70 / 2020-09-15 11:49:16

Hf 改性铂铝涂层的初期氧化行为研究

铂铝涂层；活性元素改性；初期氧化；残余应力

摘要：铂铝涂层由于其优异的抗高温氧化及热腐蚀性能而被广泛的应用于高推重比的发动机涡轮叶片。然而，铂铝涂层作为金属粘结层在高温下容易发生表面起伏，导致热障涂层中产生较大的应力，诱发涂层体系失效。为改善铂铝涂层的表面起伏现象，可在涂层中加入Hf、Zr等活性元素进行改性。

本文利用光激发荧光光谱技术（PSLS）、扫描电子显微镜（SEM）以及透射电子显微镜（TEM）分析了Hf改性铂铝涂层、铂铝涂层以及普通的铝化物涂层在1000 ℃氧化过程中的物相、显微组织以及应力状态的演变过程，系统地研究了三种涂层的初期氧化行为。研究结果表明：（1）Pt及Hf均推迟氧化膜中θ-Al₂O₃向α-Al₂O₃的物相转变，两元素在该相转变中产生协同作用，Hf改性的铂铝涂层表面氧化膜的转变最慢；（2）Pt元素可细化氧化膜的晶粒，Hf元素则导致氧化膜晶粒粗化，二者在氧化膜晶粒细化行为上表现为拮抗作用；（3）暂态氧化铝向稳态氧化铝转变过程伴随拉应力，从而与氧化膜生长产生的压应力相抵消， Hf改性铂铝涂层由于表面氧化膜的物相转变最慢，其氧化膜中残余应力最小。