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本论文工作采用电弧离子镀技术及后续扩散热处理制备了AlSiY扩散涂层、NiCoCrAlYSiB+AlSiY复合涂层以及梯度NiCoCrAlYSi涂层；采用XRD、SEM(EDS)、EPMA和TEM等分析检测手段,分析了涂层的微观组织结构；研究了其循环氧化和恒温氧化行为,分析了其氧化机制；并研究了其高温热腐蚀行为以及腐蚀机制。主要研究内容如下:
采用电弧离子镀技术及后续退火处理的方法制备了AlSiY扩散涂层。AlSiY扩散涂层外层主要是β-NiAl相,其中弥散分布一些颗粒状的α-W和CoWSi相。互扩散区主要由β-NiAl相和一些针状的TCP相组成。在高温氧化条件下,AlSiY扩散涂层对基体合金具有很好的保护作用。Si和Y的加入,有助于提高涂层表面Al2O3膜的粘附性,从而提高涂层的抗氧化能力。互扩散区内的析出相一定程度上减缓了涂层与基体的互扩散,氧化过程中,这些析出相逐渐长大、粗化,但未损害涂层的抗高温氧化能力。在900℃下Na2SO4+NaCl混合盐中,AlSiY扩散涂层中出现了内氧化和内硫化,但是程度较轻,同时涂层中拥有足够的β-NiAl作为Al源支持表面Al2O3膜的形成和修复,抵抗接下来的腐蚀进程。
采用电弧离子镀制备了NiCoCrAlYSiB+AlSiY复合涂层,退火后涂层的外层主要是由β-(Ni,Co)Al相及少量σ-NiCoCr和Cr3Si相组成,内层主要是一些富Cr相及少量β-(Ni,Co)Al相。退火后,复合涂层形成了外层富Al、内层富Cr的梯度分布。氧化过程中,随着Al的消耗,普通NiCoCrAlYSiB涂层表面生成了保护性能较差的尖晶石甚至NiO,而复合涂层中的β-(Ni,Co)Al相退化成γ/γ相,提供Al源支持表面Al2O3膜的形成和修复,从而提高了涂层的抗氧化性能。在Na2SO4+K2SO4热腐蚀过程中,普通NiCoCrAlYSiB涂层由于Al的大量消耗生成了尖晶石和NiO,而复合涂层仍含有大量β-(Ni,Co)Al作为Al的存储相来支持Al2O3膜的形成和修复。NaCl的存在加剧了两种涂层的腐蚀程度,而复合涂层由于外层富Al、内层富Cr的梯度分布,推迟了内氧化和硫化的进程,从而提高了涂层的抗腐蚀性能。
采用电弧离子镀技术和后续退火处理制备了梯度NiCoCrAlYSi涂层。梯度NiCoCrAlYSi涂层的外层主要是β-NiAl相以及α-Cr相,而内层与普通NiCoCrAlYSi涂层相似,主要是γ/γ相、β-NiAl相以及α-Cr相。退火处理后,梯度NiCoCrAlYSi涂层具有外层富Al、内层富Cr的梯度分布。氧化过程中,两种涂层都能形成连续、致密的Al2O3膜,但随着Al的消耗,普通NiCoCrAlYSi涂层表面形成了保护性较差的尖晶石相,而梯度涂层内部仍具有充足的Al源维持表面Al2O3膜的形成和修复。氧化过程中普通NiCoCrAlYSi涂层中β-NiAl相消失,互扩散区明显扩大。而梯度NiCoCrAlYSi涂层中,γ/γ相逐渐增多,但涂层中仍有足够的β-NiAl相。在梯度NiCoCrAlYSi涂层的互扩散区内,形成了富Cr(W)的σ相组成的“原位扩散障”,很好的抑制了涂层与基体的互扩散,减少了涂层中Al的消耗,进而减缓了涂层的退化进程。在Na2SO4+K2SO4混合盐中,两种涂层表面都形成了连续、致密的Al2O3膜,都表现出了较好的抗腐蚀能力。NaCl的存在,加速了热腐蚀的进程,两种涂层中都出现了内氧化和硫化,但梯度涂层中外部富Al内部富Cr的梯度分布,减缓了热腐蚀进程,因而具有较好的抗热腐蚀能力。