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真空 ›› 2023, Vol. 60 ›› Issue (2): 30-33.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2023.02.05

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扩散处理对低温粉末渗铝涂层组织及硬度的影响研究*

赵文君1,2, 刘玉琢1,2, 蔡妍1,2, 王立哲1,2, 李建平1,2, 牟仁德1,2, 何利民1,2   

  1. 1.中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;
    2.航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室,北京 100095
  • 收稿日期:2022-05-20 出版日期:2023-03-25 发布日期:2023-03-27
  • 通讯作者: 蔡妍,博士,研究员。
  • 作者简介:赵文君（1993-）,男,河南省辉县市人,硕士。
  • 基金资助:
    *国家科技重大专项（J2019-VII-0010-0150）; 财政部稳定支持基础研究项目（KZ0C190540）; 民机科研项目（KZ66190556）

Effect of Diffusion Treatment on Structure and Hardness of Low Temperature Pack Cementation Aluminizing Coatings

ZHAO Wen-jun1,2, LIU Yu-zhuo1,2, CAI Yan1,2, WANG Li-zhe1,2, LI Jian-ping1,2, MU Ren-de1,2, HE Li-min1,2   

  1. 1. Beijing Institute of Aeronautical Material, Beijing 100095, China;
    2. Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Corrosion and Protection for Aviation Material, Beijing 100095, China
  • Received:2022-05-20 Online:2023-03-25 Published:2023-03-27

摘要： 采用粉末包埋渗铝方法在K418B镍基高温合金表面制备了铝化物涂层,并在真空条件下对其进行了1080℃/4h扩散处理,采用扫描电子显微镜、能谱仪、电子探针、X射线衍射仪和维氏硬度计等分析了扩散处理前后试样的横截面显微形貌、涂层成分、主要元素分布、相结构及硬度。结果表明：扩散处理有利于涂层中元素的互扩散;扩散处理后,涂层厚度由扩散处理前的53.37μm增长至95.14μm,涂层主要相组成由ε-Al3Ni相转变为β-NiAl相,涂层硬度从450HV0.01降低至350HV0.01;扩散处理使涂层与基体合金之间形成一层紧密结合的互扩散区,增强了涂层结构稳定性。

关键词: 包埋渗铝, 涂层, 硬度, 扩散处理

Abstract: Aluminizing coating was prepared by pack cementation method on the surface of K418B superalloy, then it was diffused at 1080℃ for 4h under vacuum. Cross-section microstructure, coating composition, main element distribution, phase structure and hardness of the samples before and after diffusion treatment were characterized by SEM/EDS, EPMA/EDS, XRD and Vickers hardness tester. The results show that diffusion treatment is benefit to interdiffusion of elements in the coating. After the diffusion treatment, the thickness of coating increases from 53.37μm to 95.14μm, the main phase composition of the coating is transformed from ε-Al3Ni phase to β-NiAl phase, the Vickers hardness decreases from 450HV0.01 to 350HV0.01, and a tightly bonded interdiffusion zone which can enhance the structural stability of the system is formed between the coating and the substrate.

Key words: pack cementation aluminizing, coating, Vickers hardness, diffusion treatment

中图分类号: 

  • TG174.4
[1] 郭建亭. 高温合金材料学[M]. 北京: 科学出版社, 2008: 1.
[2] 陈国良. 高温合金学[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1988: 166-204.
[3] GLÓRIA R F, CHAIA N, CRUZ A, et al. Aluminide coating on Mar-M246 nickel superalloy by halide activated pack cementation(HAPC)[J]. Surface & Coatings Technology, 2021, 411: 126999.
[4] PAULETTI E, D′OLIVEIRA S C M. Study on the mechanisms of formation of aluminized diffusion coatings on a Ni-base superalloy using different pack aluminization procedures[J]. Journal of Vacuum Science & Technology A, 2018, 36(4): 041504.
[5] OSKAY C, GALETZ M C, MURAKAMI H.Oxide scale formation and microstructural degradation of conventional, Pt-and Pt/Ir-modified NiAl diffusion coatings during thermocyclic exposure at 1100℃[J]. Corrosion Science, 2018, 144: 313-327.
[6] 王占考, 许振华, 戴建伟, 等. 铂改性铝化物涂层的高温防护性能研究[J]. 装备环境工程, 2016, 13(3): 76-81.
[7] YUAN K, PENG R L, LI X H, et al.Some aspects of elemental behaviour in HVOF MCrAlY coatings in high-temperature oxidation[J]. Surface & Coatings Technology, 2015, 261: 86-101.
[8] 蔡妍, 李建平, 牟仁德, 等. 电弧离子镀 HY11 涂层的 1200℃高温氧化行为研究[J]. 装备环境工程, 2019, 16(1): 35-40.
[9] 蔡妍, 李建平, 刘玉琢, 等. 单晶合金(NiCoCrAlYHf+AlYSi)复合涂层抗氧化性能研究[J]. 真空, 2016, 53(3): 1-6.
[10] 牟仁德, 何利民, 陆峰, 等. 热障涂层制备技术研究进展[J]. 机械工程材料, 2007, 31(5): 1-4.
[11] EVANS H E.Oxidation failure of TBC systems: an assessment of mechanisms[J]. Surface & Coatings Technology, 2011, 206(7): 1512-1521.
[12] BOZZA F, BOLELLI G, GIOLLI C, et al.Diffusion mechanisms and microstructure development in pack aluminizing of Ni-based alloys[J]. Surface & Coatings Technology, 2014, 239: 147-159.
[13] KEPA T, PEDRAZA F, ROUILLARD F.Intermetallic formation of Al-Fe and Al-Ni phases by ultrafast slurry aluminization(flash aluminizing)[J]. Surface & Coatings Technology, 2020, 397: 126011.
[14] 高杉, 邹俭鹏. 料浆法制备NiCrW基高温合金 Al-Si 涂层的微观结构与性能[J]. 粉末冶金材料科学与工程, 2021, 26(2): 155-165.
[15] MASSET P J, BOGUSZ A, SIENIAWSKI J, et al. Optimisation of nickel aluminising by CVD[J]. Defect and Diffusion Forum, 2012, 323/324/325: 367-372.
[16] WANG X, ZHEN Z, HUANG G, et al.Thermal cycling of EB-PVD TBCs based on YSZ ceramic coat and diffusion aluminide bond coat[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2021, 873: 159720.
[17] ZARCHI H R K, SOLTANIEH M, ABOUTALEBI M R, et al. Thermodynamic study on pack aluminizing systems of pure titanium and nickel[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2013, 23(6): 1838-1846.
[18] 刘磊, CVD法制备钇改性铝化物涂层工艺及新能研究[D]. 武汉: 武汉材料保护研究所, 2016.
[19] 顿易章, 吴勇, 张磊. CVD法在镍基高温合金表面制备改性铝化物涂层的研究进展[J]. 金属热处理, 2018, 43(3): 145-151.
[20] 李建平, 蔡妍, 刘玉琢, 等. 真空电弧镀沉积HY7涂层及性能[J]. 真空, 2017, 54(3): 44-47.
[21] 刘培生. 铝化物高温防护涂层的现状[J]. 稀有金属材料与工程, 2003, 32(9): 681-685.
[22] 张文广,张跃,李禅等.低温包埋渗铝层组织形貌及性能研究[J].热加工工艺,2014, 43(4): 135-137+140.
[1] 邓仲华, 常振东, 徐雷, 胡江玮, 蔡妍, 牟仁德. 物理气相沉积热障涂层批量生产用球坑仪快速测厚法研究*[J]. 真空, 2022, 59(6): 73-77.
[2] 王鑫, 甄真, 牟仁德, 何利民, 许振华. 沉积真空度对铝化物涂层相结构和高温氧化行为的影响*[J]. 真空, 2022, 59(5): 20-27.
[3] 邢银龙, 吴杰峰, 裴仕伦, 刘志宏, 李波, 刘振飞, 马建国. 船型射频腔1/2Y态无氧铜板真空电子束焊接*[J]. 真空, 2022, 59(5): 69-73.
[4] 王立哲, 蔡妍, 张儒静, 何利民, 牟仁德. 单晶高温合金CVD铝化物涂层对热障涂层高温防护性能的影响*[J]. 真空, 2022, 59(4): 56-63.
[5] 常振东, 邓仲华, 孙荣臻, 牟仁德, 胡江玮. 表面形貌对PVD法制备涂层结合性能的影响*[J]. 真空, 2022, 59(3): 52-56.
[6] 万书宏, 林晶, 冯帅. 热丝CVD法制备金刚石涂层刀具的研究现状*[J]. 真空, 2022, 59(1): 40-47.
[7] 吴忠举, 白枭, 成洋洋, 周社柱. 等静压石墨表面SiC涂层的制备与性能表征[J]. 真空, 2021, 58(5): 62-65.
[8] 游锦山. 真空涂层设备SIS设计及应用[J]. 真空, 2021, 58(5): 80-84.
[9] 白明远, 王鑫, 甄真, 牟仁德, 何利民, 许振华. 稀土锆酸盐热障涂层的相稳定性和界面结合性能研究*[J]. 真空, 2021, 58(4): 12-20.
[10] 戴建伟, 牟仁德, 何利民, 杨文慧, 刘德林, 许振华. 热循环条件下NiCrAlYSi/YSZ热障涂层层间损伤及元素扩散行为研究[J]. 真空, 2021, 58(3): 23-29.
[11] 吴彦超, 刘豫瑶, 刘洋, 高晟元, 黄美东. 调制比对电弧离子镀Cr/TiN纳米多层膜力学性能的影响*[J]. 真空, 2021, 58(2): 10-14.
[12] 武英桐, 李晓敏, 白睿, 王东伟, 王宇, 黄美东. 附加偏置电场对电弧离子镀TiN薄膜结构和性能的影响*[J]. 真空, 2021, 58(1): 63-66.
[13] 郝维进, 陈荣发, 曹培, 龚孜宇, 李靖, 耿浩然, 王自力. 轧辊表面CrAlNx涂层的摩擦磨损性能研究*[J]. 真空, 2020, 57(5): 28-31.
[14] 谭飞, 林松盛, 石倩, 代明江, 杜伟, 汪云程, 吕亮. 电弧离子镀制备NiCrAlY涂层及其抗高温氧化性能*[J]. 真空, 2020, 57(5): 7-10.
[15] 王凯, 许振华, 甄真, 戴建伟, 王鑫, 何利民. 涂层前处理对单晶合金再结晶及元素扩散行为的影响*[J]. 真空, 2020, 57(3): 25-29.
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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] 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 .
[4] 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 .
[5] 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 .
[6] 徐法俭, 王海雷, 赵彩霞, 黄志婷. 化学气体真空 - 压缩回收系统在环境工程中应用研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 29 -33 .
[7] 谢元华, 韩 进, 张志军, 徐成海. 真空输送的现状与发展趋势探讨（五）[J]. 真空, 2018, 55(5): 34 -37 .
[8] 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 .
[9] 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 .
[10] 常振东, 牟仁德, 何利民, 黄光宏, 李建平. EB-PVD 制备热障涂层的反射光谱特性研究[J]. 真空, 2018, 55(5): 46 -50 .
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