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采用电弧离子镀技术在镍基单晶高温合金基体上制备了NiCoCrAlYSiB涂层和(NiCoCrAlYSiB+AlSiY)梯度涂层, 对比研究了 2种涂层退火态的组织结构和在1000, 1100和1150℃下的恒温氧化行为. 结果表明: 退火处理后, NiCoCrAlYSiB涂层是由 γ'/γ相和弥散其中的点状β-NiAl相构成; (NiCoCrAlYSiB+AlSiY)梯度涂层分为两层, 外层以 β-NiAl相为主, 含有少量的Cr₃Si相, 内层和NiCoCrAlYSiB涂层的结构相似. NiCoCrAlYSiB涂层在1000℃下有良好的抗氧化性能, 在1100和1150℃下因表面生成保护性较差的尖晶石相而快速退化; (NiCoCrAlYSiB+AlSiY)梯度涂层在 1000-1150℃下均表现出良好的抗高温氧化性能, 1100℃度下氧化300 h后仍有大量的β-NiAl相存在, 1150℃下氧化 300 h后涂层中Al含量仍在8%(质量分数)以上, 少量的β-NiAl相和过饱和的γ'/γ相可维持表面 Al₂O₃膜的形成和\linebreak 修复.

关键词: 梯度涂层 , arc ion plating , isothermal oxidation , interdiffusion

NiCrAlY/Al--Al₂O₃/Ti₂AlNb高温抗氧化和力学性能研究

李海庆 , 宫骏 , 孙超

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2012.00087

采用电弧离子镀技术在NiCrAlY涂层与O相Ti₂AlNb合金之间沉积不同Al∶Al₂O₃比例的 Al--Al₂O₃薄膜作为扩散阻挡层. 研究了900 ℃下恒温氧化500 h后NiCrAlY/Al--Al₂O₃/Ti₂AlNb 体系中Al--Al₂O₃层阻挡合金元素互扩散的行为, 以及对涂层氧化动力学曲线的影响. 结果表明, 没有添加扩散阻挡层的NiCrAlY/Ti₂AlNb体系, 涂层和基体之间的元素互扩散十分严重, 涂层丧失抗氧化能力；而添加扩散阻挡层的材料体系, 涂层和基体之间的元素互扩散受到抑制, 涂层的长期抗高温氧化性能得到提高. 对于3Al--Al₂O₃, 1Al--Al₂O₃和0Al--Al₂O₃~3种扩散阻挡层, 综合比较材料体系的抗氧化性能、阻挡层阻挡涂层和基体元素互扩散能力、以及涂层和基体之间结合力, 当1Al--Al₂O₃薄膜作为扩散阻挡层时, 材料性能最优异. 同时, 本文利用扩散阻挡系数简洁定量地表示出不同Al∶Al₂O₃比例阻挡层的阻挡扩散能力.

关键词: 涂层 , diffusion barrier , oxidation , interdiffusion , O-Ti₂AlNb alloy

NiCoCrAlYHf涂层与一种Ni基单晶高温合金循环氧化行为研究

钟锦岩 , 牟仁德 , 何英 , 何利民

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.08.005

在第三代Ni基单晶高温合金上制备NiCoCrAlYHf(HY5)高温抗氧化涂层,采用扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段,对涂层表面及界面进行组织形貌观察和相结构分析,研究涂层试样的循环氧化动力学和元素互扩散行为.结果表明:采用真空电弧镀(AIP)方法制备的HY5涂层,提高了单晶高温合金的循环抗氧化能力;在1100℃大气环境中扩散600h后,涂覆HY5涂层的单晶高温合金基体中形成了互扩散区IDZ,互扩散主要由Cr,Ni元素从基体向高温抗氧化涂层的外扩散以及Al元素从高温抗氧化涂层向基体的内扩散构成;在涂层下方60μm左右有拓扑密堆相TCP析出,并形成二次反应区SRZ.

关键词: 单晶高温合金 , 涂层 , 二次反应区 , 互扩散

二元系纳米多层薄膜非线性互扩散研究

曹保胜 , 董斌 , 何洋洋

材料导报

采用非均匀体系非线性动力学离散模型计算AB二元系纳米多层薄膜的非线性互扩散,研究了A、B原子间作用力之差VBB-VAA和有序能V对纳米多层薄膜浓度分布和界面结构的影响.对于V≤0的纳米多层薄膜,随着VSS-VAA由0减小到-0.05eV,扩散过程中多层薄膜浓度偏离对称分布,界面由宽化向平直转变,有序能V由0减小到-0.025eV,导致多层薄膜的扩散速度加快.当V>0时,扩散过程中多层薄膜出现相分离趋势导致的上坡扩散,初始宽化互混的界面变得平直,且随着VBB-VAA由0减小到-0.05V,多层薄膜扩散过程中形成的浓度起伏长大成为新的亚层.AB二元系纳米多层薄膜扩散过程中的浓度分布和界面结构演变与扩散非对称性系数m'、有序能V和初始时刻的浓度梯度有关.

关键词: 纳米多层薄膜 , 非线性动力学离散模型 , 互扩散 , 有序能 , 扩散非对称性系数