热处理温度对热障涂层微观形貌及元素互扩散的影响

摘要：

目的 提高热障涂层抗氧化性能,并减小二次反应区的形成.方法 采用真空电弧离子镀技术在二代单晶高温合金DD32表面制备NiCoCrAlYHf(HY5)金属粘结层,分别在870℃及1000℃下进行真空扩散处理,利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)陶瓷层.采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)以及能谱(EDS)等测试方法,研究高温循环氧化过程中热障涂层的微观形貌、成分及扩散机制,同时计算了1、125 h氧化时间下Al元素互扩散系数.结果 经过1000℃热循环、1000℃热处理的涂层氧化质量增量的绝对值较小,氧化速率常数为7.21×10-4,抗循环氧化性能较好.1100℃热处理试样,从涂层表面到基体方向Ni、Al、Cr等元素分布都比较均匀,在涂层与基体界面处,元素含量变化较为平滑.870℃热处理试样,Ni等元素质量分数分布不均,在涂层与基体界面处元素含量陡然变化,元素均质化程度低.Al元素扩散系数随着浓度的增加而增大,随着氧化时间的延长,粘结层与高温合金之间的元素扩散程度加剧,Al元素扩散系数减小.经过125 h循环氧化,粘结层/基体界面出现互扩散区,互扩散区局部区域富Cr,Al含量低.循环氧化250 h后,热障涂层试样扩散区下方有拓扑密堆相TCP析出,形成二次反应区SRZ.真空扩散温度为870℃的试样,二次反应区更加明显.结论 金属粘结层在1000℃下进行真空热处理可以有效提高涂层的抗氧化性能.涂层内部元素均质化程度高,Al元素扩散速率慢.同时,扩散区宽度较小,二次反应区不明显.

关键词：热障涂层、热处理、互扩散、二次反应区

所属期刊栏目：16

分类号：TG147(金属学与热处理)

在线出版日期：2019-03-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：7-12