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镍基单晶高温合金叶片叶尖表面NiCoCrAlYTa/Y2O3涂层的制备及其外延生长和氧化行为的研究

工作表面的特性往往与机器的安全和寿命有关，因此，各类功能性涂层常被用来满足特殊部件的特殊需求。苛刻工况下镍基单晶高温合金叶片叶尖往往遭受氧化、腐蚀以及磨损等问题。为了提高镍基单晶高温合金叶片叶尖的抗氧化性和耐磨性以及燃气涡轮发动机的气路密封性，通过电火花沉积技术在镍基单晶高温合金表面制备了NiCoCrAlYTa/Y₂O₃金属基复合涂层。在这项工作中，详细研究了电火花沉积涂层的微观结构及其外延生长特征，并对基体和涂层的抗氧化性进行了评估。涂层呈现超细柱状晶结构。电火花沉积产生的瞬间高温引起基体和涂层元素之间的熔渗扩散赋予了涂层极高的冶金结合强度，且超高的冷却速度及近似一维单向快速凝固使纳米Y₂O₃颗粒均匀分散在涂层中并实现了定向外延生长。与基体相比，NiCoCrAlYTa/Y₂O₃涂层表现出了卓越的抗氧化性。纳米Y₂O₃颗粒改变了元素的扩散路径，并加速了α-Al₂O₃膜的形成。涂层超细化显微结构和纳米颗粒的协同作用提高了氧化膜与涂层之间的粘附性。