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含Re基扩散障NiCrAlYSi涂层的高温氧化行为研究

电弧离子镀；NiCrAlYSi涂层；Re基扩散障；互扩散；活性元素改性

       MCrAlY涂层具有优异的抗高温氧化性能，被广泛用于高温合金中，然而在MCrAlY涂层和高温合金基体常常会发生严重的互扩散从而对涂层的抗高温氧化性能造成有害影响，在基体和高温合金之间添加扩散障可以有效得解决该问题。Re具有高熔点、与高温合金基体有着优异的界面结合力并且稳定性好，因而可以有效得作为扩散障材料；同时，Re元素添加到MCrAlY涂层或者铝化物涂层中还能起到活性元素改性作用。由于Re在Cr中的固溶度比较高，Re可能扩散到涂层中当该涂层具有高Cr含量时。因而，本文研究了Re基扩散障在MCrAlY涂层中阻止元素互扩散以及进行活性元素改性双重作用的可行性。同时采用了不同高温合金，研究了基体成分对MCrAlY涂层抗高温氧化性能影响以及不同基体成分对Re基扩散障的影响。

      采用电镀Re-Ni、电弧离子镀NiCrAlYSi以及真空退火的方法在两种镍基高温合金K438和K465上制备了含有Re基扩散障的NiCrAlYSi涂层，不含扩散障的涂层作为对照组，从而获得4种涂层体系：K438/Re-Ni/NiCrAlYSi、K438/NiCrAlYSi、K465/Re-Ni/NiCrAlYSi、K465/NiCrAlYSi。然后在1100 ℃下进行了恒温氧化实验。结果表明，对于K438和K465基体，含有Re基扩散障的NiCrAlYSi涂层具有更好的抗氧化性能，并且Re基扩散障的添加抑制了涂层与基体之间的元素互扩散。氧化过程中，含有Re基扩散障的NiCrAlYSi涂层转化为Re改性NiCrAlYSi涂层，扩散障中的Re扩散进涂层中减少了氧化膜的热应力并提高了氧化膜的抗剥落能力。1100 ℃长期氧化后，K465/Re-Ni/NiCrAlYSi涂层体系中的Re基扩散障仍然存在，K438/Re-Ni/NiCrAlYSi涂层体系中的扩散障消失，K465基体中W元素的外扩散使得扩散障变得更稳定。对于高温合金/NiCrAlYSi涂层体系，高温合金中的高Cr含量会促进形成致密的氧化铝膜，而高温合金中的高W含量会削弱氧化膜的粘附性。