电弧离子镀 MCrAlY 高温防护涂层及复合涂层的研究

本文工作以燃气轮机叶片用高温防护涂层为研究背景，对电弧离子镀技术制备MCrAlY型涂层的组织结构、高温防护性能和涂层退化机制等进行了深入的研究，并在此基础上研究了扩散阻挡层和复合涂层。 研究结果表明，电弧离子镀方法沉积的NiCoCrAlY型涂层具有纳米晶体的结构，主要由γ 和γ΄组成，涂层呈明显的层状生长。真空退火后的涂层内部致密化，晶粒明显长大，有孪晶出现。NiCoCrAlYSiB涂层表现出优异的高温氧化性能和耐硫酸盐高温腐蚀能力，Si、B元素有利于促进氧化和热腐蚀初期Al2O3生成，并改善涂层表面生成α-Al2O3保护性氧化膜的粘附性，从而NiCoCrAlYSiB涂层在1100℃下仍保持良好的高温氧化抗力，在900℃的熔融硫酸盐中，有效地保护DSM11、M22、DZ125 合金免受腐蚀破坏。MCrAlY涂层表现出良好的抗热冲击能力，在900℃和1000℃分别经过300和120个周期的热冲击实验后没有发现涂层开裂和剥落。 Al（Cr）-O-N 扩散阻挡层可以在高温和长期氧化的条件下阻挡NiCoCrAlY 涂层与DSM11合金基体间的元素互扩散。Al/Al2O3扩散阻挡层成功阻挡了γ-TiAl 和O-Ti2AlNb与NiCoCrAlY涂层之间严重的合金元素互扩散，复合涂层具有优异的高温氧化性能和高温稳定性。采用电弧离子镀MCrAlY+粉末包埋法渗Al复合涂层的办法制备出外层富Al 的梯度MCrAlY 涂层，采用电弧离子镀技术出单斜相的ZrO2涂层和四方相的YSZ涂层。