预氧化对Al梯度NiSiAlY涂层热腐蚀性能影响的研究
崔天铖，周大朋，王立平^*
(中国科学院宁波材料技术与工程研究所，宁波，315201，wangliping@nimte.ac.cn)
摘要：海洋环境十分复杂，高盐高湿热，飞机发动机中高压压气机的叶片极易受到非常严重的腐蚀，在高压压气机最后几级叶片处的温度会达到650℃以上，这部分的材料通常选用镍基合金。传统的镍基合金防护涂层的主要成分为NiCrAlY涂层，但是在海洋环境下，由于涂层中的Cr元素会与NaCl迅速反应，故此种涂层并不能起到非常良好的防护作用。为了满足飞机发动机在热带海洋环境下服役的要求，需要开发一种新型的抗热腐蚀涂层。由于Si元素能有效地提升传统铝化物涂层的抗腐蚀性，本文采用Si元素改性NiAl涂层制备获得新的NiSiAlY涂层。同时，由于更高的Al含量能更有效地生成氧化膜，而更高的Ni含量能提升涂层的机械性能，于是本工作决定制备铝梯度的NiSiAlY涂层。首先利用多弧离子镀制备获得NiSiAlY/Al涂层，而后将NiSiAlY/Al涂层在氩气保护下进行退火，使上层的Al元素能渗透到涂层内部，获得Al梯度NiSiAlY涂层。同时，为了提升涂层的抗热腐蚀性能，对涂层采用预氧化的方法，在表面预先生成一层致密的氧化铝薄膜。在对预氧化与未预氧化的涂层样品进行168 h的热腐蚀测试后，发现预氧化后的样品的热腐蚀抗性大大提升。对NiSiAlY涂层的固态NaCl腐蚀的行为进行分析发现，NaCl会加快涂层中的Al的反应，并生成非常疏松的α-Al₂O₃。而这种疏松的α-Al₂O₃无法起到非常良好的保护作用，涂层表层的Al元素消耗非常迅速，会造成非常巨大的Al浓度差，产生大量的孔洞，从而产生非常严重的内氧化。而经过预氧化后，涂层表面的氧化膜能够有效地阻止NaCl与涂层的直接接触，因此涂层表层的腐蚀速率大幅度延缓，涂层内部并不会产生非常多的孔洞，因此内氧化程度大幅度下降，涂层的抗腐蚀性得到了有效的提升。
备注：口头汇报
报告人：崔天铖，18758315607，wangliping@nimte.ac.cn
 

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