AlYSi涂層組織結(jié)構(gòu)及抗燃?xì)鉄岣g性能
采用真空電弧離子鍍技術(shù)在K465 鎳基高溫合金基材上制備了AlYSi 沉積- 擴(kuò)散型涂層。研究了真空退火處理前后涂層的組織結(jié)構(gòu)，以及涂層在900℃下的燃?xì)鉄岣g行為。結(jié)果表明，經(jīng)真空退火處理后的AlYSi 涂層主要由β－NiAl 相組成，與基體結(jié)合良好；K465 合金在熱腐蝕過程中表面產(chǎn)生了大量的腐蝕剝落；AlYSi 涂層在熱腐蝕過程中表面形成了Al2O3保護(hù)膜，顯著提高了合金的抗燃?xì)鉄岣g性能。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件特別是渦輪部件是在高溫，高轉(zhuǎn)速及復(fù)雜應(yīng)力作用下工作的，不但要具有較好的高溫強(qiáng)度，較高的蠕變持久性能，疲勞性能及優(yōu)異的組織穩(wěn)定性，還要求基體材料具有較好的抗高溫氧化及抗熱腐蝕性能，這些部件通常用Fe、Ni 或Co 基合金材料制造，采用W、Mo、Ta、Re 等作為強(qiáng)化元素。盡管如此，在高溫燃?xì)猸h(huán)境下工作時(shí)熱端部件表面出現(xiàn)氧化和腐蝕現(xiàn)象是不可避免的，氧化和腐蝕一旦出現(xiàn)就會使基體材料直接受到損傷而導(dǎo)致機(jī)械性能急劇下降。因此必須采用防護(hù)涂層進(jìn)行保護(hù)，鋁化物涂層作為高溫防護(hù)涂層的一種，具有優(yōu)良的抗高溫氧化和耐熱腐蝕性能，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用[1~4]。
傳統(tǒng)的鋁化物涂層大多采用料漿滲、粉末埋滲等工藝制備[5] ，而本項(xiàng)目采用的是真空電弧離子鍍工藝，用該工藝得到的合金化擴(kuò)散鋁化物涂層具有厚度、元素和相組成可精密控制的優(yōu)點(diǎn)并具有準(zhǔn)確的重復(fù)性，而且大大改善了工作條件。
本文以K465 合金為基材，采用真空電弧離子鍍技術(shù)制備AlYSi 涂層，分析了涂層的組織結(jié)構(gòu)，并對涂層在900℃下的燃?xì)鉄岣g行為進(jìn)行了研究。
1、實(shí)驗(yàn)方法
1.1、實(shí)驗(yàn)材料
基體合金材料為K465 鎳基高溫合金，涂層材料為AlYSi。熱腐蝕試驗(yàn)試樣尺寸：30 mm×10 mm×1.5 mm。
1.2、涂層工藝
采用真空電弧離子鍍技術(shù)沉積涂層，陰極靶材作為沉積材料。沉積過程：試樣前處理→試樣裝掛于真空室→對真空室抽真空→對試樣轟擊加熱、清洗→沉積涂層→真空退火。
涂層沉積工藝參數(shù)：電弧電流I=500～600 A，工件偏壓U=10～30 V。
真空退火工藝參數(shù)：1050℃，2 h，真空度大于7.5×10- 3 Pa。
1.3、實(shí)驗(yàn)方法
按照HB7740 燃?xì)鉄岣g試驗(yàn)方法規(guī)定進(jìn)行。試驗(yàn)溫度900℃，航空燃油流量200 mL/h，人造海水注入量200 mL/h，油氣比為1∶45。每25 h 稱量一次，試樣從爐中取出后任其腐蝕產(chǎn)物自然脫落，對試樣進(jìn)行稱量，觀察試樣質(zhì)量變化和腐蝕趨勢，試驗(yàn)時(shí)間100 h。試驗(yàn)完成后，對試樣進(jìn)行堿洗，去掉表面腐蝕產(chǎn)物，計(jì)算腐蝕速率。
3、結(jié)論
（1）采用真空電弧離子鍍技術(shù)在鎳基高溫合金K465 上制備了AlYSi 沉積- 擴(kuò)散型涂層。經(jīng)過1050℃真空退火后，涂層分為內(nèi)外兩層，主要由β- NiAl 相組成。
�。�2）K465 合金經(jīng)900℃，100h 燃?xì)鉄岣g實(shí)驗(yàn)后，產(chǎn)生大量的腐蝕產(chǎn)物剝落，腐蝕增重速率較大，抗熱腐蝕性能較差。
�。�3）K465 合金+AlYSi 涂層經(jīng)900℃，100h燃?xì)鉄岣g實(shí)驗(yàn)后，沒有腐蝕產(chǎn)物剝落，腐蝕增重速率較小，涂層顯著提高了合金的抗燃?xì)鉄岣g性能。
參考文獻(xiàn)
[1] 李建平,吳鳳筠,李偉光.DZ125 合金HY3 涂層防護(hù)性能研究[J].材料工程,1998, (7):12- 14.
[2] 劉培生.鋁化物高溫防護(hù)涂層的現(xiàn)狀[J].稀有金屬材料與工程,2003,32(19)：681- 685.
[3] 楊忠林,莫龍生等.鋁- 硅涂層防護(hù)性能的研究[J].中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào),1981,1(4):28- 37.
[4] POMEORY M J. Coatings for gas turbine materials andlong term stability issues [J]. Materials and Design.2005,(26) :223- 231.
[5] 郭殿品,張尊禮，等.耐熱擴(kuò)散涂層在燃?xì)廨啓C(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù),2005,17 (1):59- 62.
[6] 孫超, 王啟明, 等. 電弧離子鍍NiCoCrAlY 涂層的組織結(jié)構(gòu)及初期氧化[J]. 金屬學(xué)報(bào),2005,41 (11)：1167- 1173.
[7] 曲彥平,程濤,等.真空離子鍍Al- Si- Y 涂層的高溫性能研究[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,30(3)：293- 297.
