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真空 ›› 2020, Vol. 57 ›› Issue (5): 7-10.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2020.05.02

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电弧离子镀制备NiCrAlY涂层及其抗高温氧化性能*

谭飞1, 林松盛2, 石倩2, 代明江2, 杜伟2, 汪云程1, 吕亮1   

  1. 1.中国航发南方工业有限公司,湖南 株洲 412000;
    2.广东省新材料研究所,现代材料表面工程技术国家工程实验室,广东省现代表面工程技术重点实验室,广东 广州 510651
  • 收稿日期:2020-04-01 发布日期:2020-11-06
  • 作者简介:谭飞(1987-),女,吉林省辽源市人,本科。通讯作者:林松盛,教授级高工。
  • 基金资助:
    * 广东省自然科学基金研究团队项目(2016A030312015); 广东省科学院科技提升项目(2018GDASCX-0402)

Fabrication of NiCrAlY Coating by Arc Ion Plating and Its High Temperature Oxidation Resistance

TAN Fei1, LIN Song-sheng2, SHI Qian2, DAI Ming-jiang2, DU Wei2, WANG Yun-cheng1, LV Liang1   

  1. 1. Aecc South Industry Company Limited, Zhuzhou 412000, China;
    2. Guangdong Institute of New Materials, National Engineering Laboratory of Modern Materials Surface Engineering Technology, Guangdong Provincial Key Laboratory of Modern Surface Engineering Technology, Guangzhou 510651, China
  • Received:2020-04-01 Published:2020-11-06

摘要: 为提高高温合金材料抗高温氧化性能,利用真空阴极电弧离子镀在DZ22B高温合金上沉积NiCrAlY涂层,研究涂层的抗高温氧化性能。采用扫描电镜观察膜层表面和截面形貌,化学容量法测试膜层成分,X射线衍射仪分析涂层的物相组成,万能试验机检测涂层结合力。结果表明:所制备的NiCrAlY涂层厚度约50μm,涂层致密且与基体结合良好;涂层成份除Al元素有所损失外基本与靶材一致。NiCrAlY涂层主要相为γ′-Ni3Al/γ-Ni,同时含有少量的β-NiAl相。在1050℃高温下,NiCrAlY涂层表面形成致密的氧化铝层有助于减缓氧化速度,对基材起到良好的保护作用;涂层失效的主要方式是随着氧化的进展,氧化层产生裂纹并剥落,新的表面被氧化,剥落和被氧化往复进行,直至涂层失效。

关键词: NiCrAlY涂层, 抗高温氧化, 电弧离子镀, 高温合金

Abstract: In order to improve the high temperature oxidation resistance of superalloy, NiCrAlY coatings were deposited on DZ22B superalloy by cathode arc ion plating. Scanning electron microscopy was used to observe the surface and cross-section morphology of the coatings. The volumetric analysis was applied to test the composition of the coating, X-ray diffraction was used to analyze the phase composition of the coating, and adhesion of the coatings was measured by universal testing machine. The results show that the thickness of NiCrAlY coating is about 50 μm, and the coating is compact and well bonded with the substrate. The composition of the coating is basically the same with target except for the small loss of Al. The main phase of NiCrAlY coating is γ′-Ni3Al/γ-Ni, with a small amount of β-NiAl phase. During the high temperature oxidation process, a dense Al2O3 layer was quickly formed on the surface of NiCrAlY coating, therefore provide good oxidation resistance protection for substrate at 1050 ℃. The failure of the coating should be caused by the continuous growth of cracks in oxide layer and finally exfoliation, resulting in the consumption of antioxidant element.

Key words: NiCrAlY coating, high-temperature oxidation resistance, arc ion plating, superalloy

中图分类号: 

  • TG174
[1] 纪艳玲. DZ22 /NiCrAlY涂层抗氧化性能研究[J]. 航空材料学报, 1999, 19(3): 33-36.
[2] 李铁潘. 金属高温氧化与热腐蚀[M]. 北京: 化学工业出版社, 2003: 51-61.
[3] Kawoos U, Mccarron R M, Auker C R, et al.Advances in Intracranial Pressure Monitoring and Its Significance in Managing Traumatic Brain Injury[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2015, 16(12): 28979-28997.
[4] Genk M S, Tournier J M.A review of refractory metal alloys and mechanically alloyed-oxide dispersion strengthened steels for space nuclear power systems[J]. Journal of Nuclear Materials, 2005, 340(3): 93-112.
[5] 张新格, 邓畅光, 邓春明, 等. NiCrAlY涂层抗氧化性及氧化过程中的微观结构演变[J]. 航空材料学报, 2015, 35(5): 21-26.
[6] Zhang Y J, Sun X F, Zhang Y C, et al.A comparative study of DS NiCrAlY coating and LPPS NiCrAlY coating[J]. Materials Science & Engineering A, 2003, 360(1-2): 65-69.
[7] Rahmani, Rastegari, Mirdamadi. Effective parameters on microstructure and properties of EB-PVD NiCrAlY coating[J]. Surface Engineering, 2015, 31(2): 156-165.
[8] Mishra S K, Pandey S, Mahatoa P, et al.Microstructural studies on EB-PVD deposited NiCrAlY, YSZ and lanthanum zirconate for thermal barrier applications[J]. Surface and Coatings Technology, 2012, 207: 143-148.
[9] 许樵府. 离子镀渗NiCrAlY的性能及其在燃机上的应用[J]. 航空制造工程, 1996, 11: 8-9.
[10] Shen M, Zhao P, Gu Y, et al.High vacuum arc ion plating NiCrAlY coatings: Microstructure and oxidation behavior[J]. Corrosion Science, 2015, 94(3): 294-304.
[11] 任鑫, 徐洋, 王福会. 溅射NiCrAlY渗Al涂层的高温氧化行为[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2006, 26(6): 365-370.
[12] 吴易谦, 韦春贝, 代明江, 等. 沉积温度对NiCrAlY/Ag复合薄膜结构及性能的影响[J]. 表面技术, 2019, 48(12): 211-217.
[13] GB/T4156-2007, 金属材料薄板和薄带埃里克森杯突试验[S]. 2007.
[14] HB5258-2000, 钢及高温合金的抗氧化性测定试验方法[S]. 2000.
[15] 谢世明, 代明江, 林松盛, 等. 电弧离子镀工艺参数对NiCoCrAlYTa涂层沉积的影响[J]. 表面技术, 2017, 46(1): 29-35.
[1] 赵宇辉, 赵吉宾, 王志国, 王福雨. Inconel 625镍基高温合金激光增材制造内应力控制方式研究*[J]. 真空, 2020, 57(3): 73-79.
[2] 赵宇辉, 赵吉宾, 王志国. Inconel 625镍基高温合金激光增材制造翘曲变形行为研究*[J]. 真空, 2020, 57(2): 88-93.
[3] 赵彦辉, 史文博, 刘忠海, 刘占奇, 于宝海. 电弧离子镀沉积工艺参数的影响[J]. 真空, 2018, 55(6): 49-59.
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[1] 李得天, 成永军, 张虎忠, 孙雯君, 王永军, 孙 健, 李 刚, 裴晓强. 碳纳米管场发射阴极制备及其应用研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 1 -9 .
[2] 周彬彬, 张 建, 何剑锋, 董长昆. 基于 CVD 直接生长法的碳纳米管场发射阴极[J]. 真空, 2018, 55(5): 10 -14 .
[3] 李志胜. 空间环境下超大型红外定标用辐射屏蔽门的研制[J]. 真空, 2018, 55(5): 66 -70 .
[4] 郑 列, 李 宏. 200kV/2mA 连续可调直流高压发生器的设计[J]. 真空, 2018, 55(6): 10 -13 .
[5] 柴晓彤, 汪 亮, 王永庆, 刘明昆, 刘星洲, 干蜀毅. 基于 STM32F103 单片机的单泵运行参数数据采集系统[J]. 真空, 2018, 55(5): 15 -18 .
[6] 孙立志, 闫荣鑫, 李天野, 贾瑞金, 李 征, 孙立臣, 王 勇, 王 健, 张 强. 放样氙气在大型收集室内分布规律研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 38 -41 .
[7] 黄 思 , 王学谦 , 莫宇石 , 张展发 , 应 冰 . 液环压缩机性能相似定律的实验研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 42 -45 .
[8] 纪 明, 孙 亮, 杨敏勃. 一种用于对月球样品自动密封锁紧的设计[J]. 真空, 2018, 55(6): 24 -27 .
[9] 李民久, 熊 涛, 姜亚南, 贺岩斌, 陈庆川. 基于双管正激式变换器的金属表面去毛刺 20kV 高压脉冲电源[J]. 真空, 2018, 55(5): 19 -24 .
[10] 刘燕文, 孟宪展, 田 宏, 李 芬, 石文奇, 朱 虹, 谷 兵, 王小霞 . 空间行波管极高真空的获得与测量[J]. 真空, 2018, 55(5): 25 -28 .