GH99高溫合金及其MCrAlY(Ta)(M=Ni,Co)涂層靜態(tài)高溫氧化行為研究.pdf

1、本文采用大氣等離子噴涂和激光熔覆在 GH99高溫合金表面分別制備兩種MCrAlY(Ta)(M=Ni,Co)涂層。在分析 GH99合金及四種 MCrAlY(Ta)涂層的組織結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，研究了其在900～1100℃空氣中的高溫氧化行為，采用SEM和XRD對(duì)氧化前后試樣的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，初步闡明了其高溫氧化機(jī)理。
　　試驗(yàn)表明，等離子噴涂制備的兩種 MCrAlY(Ta)涂層與基體之間以機(jī)械咬合為主，涂層顆粒呈片狀，缺陷較多，其中Co

2、NiCrAlY涂層中存在富Al的β-NiAl相，而 NiCoCrAlYTa涂層中不存在β相，但存在偏聚的Ta相；激光熔覆制備的兩種 MCrAlY(Ta)涂層僅存在單一的γ相，晶粒定向生長(zhǎng)且呈樹枝狀垂直表面，內(nèi)部缺陷極少，界面冶金結(jié)合。
　　GH99高溫合金在900℃和1000℃下滿足拋物線規(guī)律，在1100℃下滿足兩段的拋物線規(guī)律。等離子噴涂及激光熔覆涂層在900℃~1100℃下基本滿足拋物線規(guī)律。在相同溫度條件下，同種工藝制備的C

3、oNiCrAlY涂層比NiCoCrAlYTa涂層氧化速率低。除在1100℃下激光熔覆CoNiCrAlY涂層比等離子 CoNiCrAlY涂層氧化速率常數(shù)略高，總體上激光熔覆涂層比等離子噴涂涂層抗氧化性能要好。
　　GH99合金的高溫氧化產(chǎn)物為 Cr2O3、NiCr2O4和TiO2，表層氧化物主要為 TiO2；次外氧化層主要為 Cr2O3及 NiCr2O4，內(nèi)部存在大量的內(nèi)氧化物Al2O3。1100℃下氧化200h后出現(xiàn)Al2O3內(nèi)氧

4、化層。
　　等離子噴涂 CoNiCrAlY涂層的高溫氧化產(chǎn)物為 Al2O3、Cr2O3和尖晶石相(Cox,Ni1-x)Cr2O4；氧化后期生成致密的Al2O3內(nèi)氧化層；氧化前期涂層中殘留富 Al的β-NiAl相，后期β相消耗較快。NiCoCrAlYTa涂層的高溫氧化產(chǎn)物為 Cr2O3、Al2O3、NiO、NiCr2O4和NiTa2O6；氧化層不致密，涂層中不存在β相，沒有形成 Al2O3內(nèi)氧化層，氧化層附近的涂層合金存在 Al元素

5、的偏聚；氧化后期生成大量尖晶石NiCr2O4，表層氧化物中存在更多的NiTa2O6。
　　激光熔覆 CoNiCrAlY涂層的高溫氧化產(chǎn)物為 Cr2O3和尖晶石相(Nix,Co1-x)Cr2O4；氧化前期涂層內(nèi)部出現(xiàn)富 Al偏聚相，氧化后期生成了致密的Al2O3內(nèi)氧化保護(hù)層。激光熔覆 NiCoCrAlYTa涂層的高溫氧化產(chǎn)物包括 NiO、Cr2O3、NiCr2O4和NiTa2O6；氧化前期生成的產(chǎn)物以 Cr2O3為主，結(jié)構(gòu)不致密并出