国腐蚀与防护学报Vol22Nu3真空热处理对镍基单晶高温合金溅射，101涂层抗氧化性能的影响李美女豆12张重远1孙晓峰1胡望宇2金涛1管恒荣1胡壮麒。中国科学院金属研宄所沈阳，16；2湖南大学材料科学与工程学院长沙410，82性能的影响。结果明。，射阳汉涂层主要由71和两相组成，元素分布均句；经真空热处理后。涂层主要由铰3人人1相和极少量的人12，3相组成，元素分布变得不均句，外层富人1贫心。真空热处理可使溅射人1涂层面较早生成保护性能良好的人123.100，1氧化200，溅射涂层氧化膜有较大部分已经剥落，但真空热处理涂层的氧化膜仍较好地粘附在涂层基体上。真空热处理使射阳0从1涂层面生成的氧化膜粘附性更好，提高了溅射如0从1涂层的抗氧化性能。
1前言随着航空发动机进气口温度的不断提高，在发动机叶片上施加热障涂层汀8心己成为必需。目前，电子束物。相沉枳化810部分稳定的，化诰巧026820被认为是耐久性，好的陶瓷热障涂以1.即热障涂层的剥落。通常起源于粘结层与2陶瓷层界面上形成在此界面上形成的微米试级的1；成为涂层剥落效时100在与粘结层分界处裂开，但仍牢牢地粘附在剥落的陶瓷上2.显然要进步改善郎0热障涂的性能。必须进步优化粘结层。以便生成粘附性很强的100.
楼翰1和王福会等人用磁挖溅射法制备成微晶涂层，其抗氧化性能明显好于基体合金，甚至好于渗招涂层3.般来说，涂层制备后需要经过定的热处理。以改挎涂层与基体的粘附他木文采用磁控溅射法沉积忙涂作为丁冗的粘结纪，研究真空热处理对，代涂层的组织结构及抗氧化性能的影响。
2实验方法试样坫忖为含，3等元尜的基单品高温含金嗔空熔炼拉制成小晶试棒加成15化圆片。用磁控，射方法沉积1.入1涂层，射靶为301.12入0.3射参数为氩气压力2，功率2.12.4基体温度250，涂层厚约20.部分样品在6.6510的真空室中进行104的热处理。
热重分析实验在配有德国4410型5人只丁0只1仍显微热天平的丁0人系统中进行，天平感量为1化。试样通过怕铑丝尉1热天平的端。并于炉中的石英管内。实验温度1氧化时间1为了观察样品面氧化膜的情况，同时在箱式电阻炉中进行100，1静态恒温氧化，时间为10和200.叫扫描电镜61射线衍射1等对试样进厅分析。
3结果与讨论3.1热处理前后的溅射0涂层组织结构分析线扫描结果，可知溅射涂层中人1和的平均浓度分布都比较均匀，只是涂层中人1含量比基体高，含量比基体低。在涂层基体界面处显各元素含量的陡然变化，明在溅射，人1涂层过程中，义和，1元素扩散速度低。各兀素含量保持溅射时的水平。1在涂层和基体的分布未显差异，这可能是含量很少，且测量时的背底值和实测值相近，掩盖其真实的结果。
贱，涂经真空热处理后涂中心和收稿日期2000130；修订日期2001059涂层的厚度，加。元素含量起伏较大，明显分为3 1.3个区2.面3区富。贫0；间层1区贫人富；邻近基体的，区贫人1和，富和基体相近。显然，这是由于各元素在高温下相力扩散形成新的相衡结果。射线衍射分析指出。溅射涂层由过饱和固溶体7和少量，入1组成。真空热处理后的涂层主要由人31相组成，时其他还出现了少量的，23，相和人12，3相。人1和，1在真空下温热处理，人1形成氧化物具备条件。因为从热力学条件考虑，的平衡分解压己接近真空中在10，3即使衫成极少啁氧化铬，也因极易挥发被抽真空排出1是这3个元素形成氧化物自由能小的元素，在很低的氧分压下可以形成人，3.
1等报道4.000及更高，度进行空热处理，即使在真空度非常高的情况下，作合金3.2氧化动力学1试化的氧化动力学曲线单品合金样品在氧化过程中生成的氧化物不断开裂剥落，裸露新的面，形成新的氧化物，如此重复进行，使样品即，重失重交替发展的迹像。，射涂层的氧化动力学曲线也呈现类似单晶氧化的现象，只是涂层比单晶合金具有较好的抗氧化能力，失重相对较少，因，心七士姓相，介鹱曰人人沾亦於曰奴古六抽从理后，氧化初期增重迅速，经后，增重曲线缓慢地过渡到平稳状态，看不出氧化失重现象，明比前两者具有更好的抗氧化能力。真空热处理涂层氧化初朗的试化，率比未处理涂层人个数试级，其原因尚不清楚，需进步研究。
3.3涂层面氧化物的相结构和形貌，射徐层及经1空热处理徐以在10，化1 1前者面形成9人1203，而后者却生成2，200衍射峰还很强，而后者仍只有人1203.这与氧化动力学曲线中真空热处理涂层比溉射涂层较早变得平缓1.致。叫溅射涂层经真空热处理促进0人12，3的生成，使涂层面在短时间内就能形成具有优界防护忡能的12.
1氧化膜呈晶须状461.
；阁43，是典型的9.12！形貌而经真空热处理涂层在1氧化1其闱化物呈颗粒状4，是41203的形貌。进步证明对溅射涂层进行真空热处理可诱发飞20，1；12，2，3的纟，1合金的氧化行为发现，掺有人12，3的合金，100，1氧化1后不存在0人，3相，氧化膜中只有人12，3.真空热处理涂层氧化膜较快形成人12，3可能与真空热处理后存在少量的人12，3作为晶核有关。200后，溅射涂层氧化膜有较大部分己经剥落4高倍下观察到，射涂层剥落处有小孔洞80800潘如。氧化膜中的孔隙分界面的孔洞都会降低氧化膜的粘附性，添加稳定的氧化物弥散相或活性元素可改善试化脱的粘附性+对于未添加稳定的氧化物弥散相或活性元素，但能形成人12，3膜的合金，普遍认为人，3的长大机理是氧离子和铝离子同时沿晶界向相反的方向扩散，在氧化膜金属分界面形成1洞8.掺有活性元素或氧化物的合金，人1离子的向外扩散被抑制，氧化膜长大主要以氧离子沿晶界向内扩散为主71活性元素可促进氧离子向内传输，降低铝离子的向外传输，氧化膜长大主要靠氧离子沿品界；内扩散。似仍然发1定的，1向外扩故闪而在溅射涂以剁落处仍，到小孔洞。付尹真空热处理涂层，氧化膜仍较好地粘附其上也，这可能是因为真空下使涂层面人1获得足够活性，在氧化时很快形成层很薄的具有很强粘附象大大减少。真空热处理涂层氧化膜晶粒呈球状可减少应力集中，从而也可减少闪应力集中仲氧化膜剥落的机会，使氧化膜粘附性良好。
4结论7固溶体和化人1两相组成各元素沿涂层分布比较均匀。经高温真空处理后，涂层成分变化较大，大致分为3层外层富入1私贫；中层为贫0内层为贫1.富义，涂层主要山。3，1相饥成，还有少的123和Cr23C6.
2溅射14代涂层经真空热处理后，在100，化，促进并加速涂以及面生成保炉性能以好的人2，并且12，膜和涂层有很好1热障涂层的1结层。
ScienceamlTechnologvrPress1995，192朱日彰。何业东，齐慧滨编著，高温腐蚀及耐高温腐蚀材料肘。上海上海科学技术出版社，1995192
QQ交流群
