单晶高温合金CVD铝化物涂层对热障涂层高温防护性能的影响*

作者:王立哲1,2,蔡妍1,2,张儒静1,2,何利民1,2,牟仁德1,2 (1.中国航发北京航空材料研究院,北京 100095,2.航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室,北京 100095)

关键词:化学气相沉积;铝化物涂层;热障涂层;电子束物理气相沉积;静态氧化

摘要:

在镍基单晶高温合金DD5 上依次采用化学气相沉积(CVD)法沉积铝化物涂层,使用真空电弧离子镀(ARC)原位沉积NiCoCrAlYHf(HY5)金属粘结层,采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)沉积氧化钇稳定的氧化锆(6~8YSZ)。对比了DD5+(HY5+YSZ)及DD5+(Al+HY5+YSZ)两种涂层试样在1100℃下的静态氧化防护性能。采用X 射线衍射仪、扫描电子显微镜、电子探针等方法分析了两种涂层在高温氧化过程中显微组织和成分的演变规律。结果表明:DD5+(Al+HY5+YSZ)涂层为多层结构,组织致密,与基体结合良好;250h 静态氧化后,两种涂层外观状态整体完好;1100℃/250h 静态氧化条件下,DD5 合金、DD5+(HY5+YSZ)涂层和DD5+(Al+HY5+YSZ)涂层的氧化速率常数分别为0.415,0.410,0.354 g2·m4·h-1;250h静态氧化后,DD5+(HY5+YSZ)和DD5+(Al+HY5+YSZ)涂层中铝元素含量最高分别为5.8wt%和16.7wt%,粘结层上表面铝元素含量分别为3.7wt%和6.0wt%,热生长氧化物(TGO)厚度分别为6.6μm 和9.4μm;两种涂层与基体间均发生了元素互扩散,出现了二次反应区(SRZ),DD5+(Al+HY5+YSZ)涂层中二次反应区更为明显、连续。

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