溅射AlY涂层对Ni基合金氧化行为的影响.PDF

第44 卷 第10 期 稀有金属材料与工程 Vol.44, No. 10 2015 年 10 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING October 2015 溅射AlY 涂层对Ni 基合金氧化行为的影响 付广艳，孟德松，苏 勇，祁泽艳，李雨莎 (沈阳化工大学，辽宁 沈阳 110142) 摘 要：为了研究溅射 AlY 涂层对合金高温氧化行为的影响，在某镍基合金表面上采用磁控溅射方法制备了 AlY 涂层，并研究了无涂层镍基合金、溅射 AlY 涂层的镍基合金以及经过预氧化的溅射 AlY 涂层镍基合金在 1100 ℃ 空气中的氧化行为。结果表明，无涂层镍基合金形成了疏松、不完整的 Al O 、Cr O 以及NiO 的混合氧化膜，且 2 3 2 3 发生了内氧化；溅射 AlY 涂层镍基合金形成了均一的 α-Al O 膜，比表面裸露的镍基合金具有更好的抗氧化性能。 2 3 溅射 AlY 涂层试样经预氧化后在试样表面优先形成了保护性 γ-Al O 膜，高温氧化时转变为致密的 α-Al O 膜，因 2 3 2 3 此可进一步提高其抗氧化性能。稀土元素 Y 改善了 Al O 膜与基体的粘附性，提高合金的抗氧化性能。讨论了氧 2 3 化膜的形成机理。 关键词：磁控溅射；AlY 涂层；抗氧化性能；预氧化 中图法分类号：TG174.4 文献标志码：A 文章编号：1002- 185X(2015) 10-2534-05 镍基合金是用于航空发动机叶片的重要材料，在工 用HX-Ts-400 Ⅱ直流磁控溅射仪制备AlY 涂层。工艺参数 -3 作过程中，容易受到高温氧化和热腐蚀的双重作用。研 包括，本底真空度5.0×10 Pa ；工作气压0.15 Pa ；Ar 气流 [1-7] 究表明 ，由于基体金属与氧化膜的膨胀系数不同、氧 量15 mL/min ；工作电压350 V ；工作电流1 A ；首先溅射 化膜的不均匀变厚或内应力过大等原因会导致氧化皮 Y 涂层20 min ，然后溅射Al 涂层3 h ，待涂层制备完成， 剥落，使合金的高温氧化和热腐蚀显著加快，造成安全 将部分试样放入箱式电阻炉中进行600 ℃预氧化2 h 。 隐患和经济损失。提高镍基合金抗氧化性能的方法大致 高温氧化试样包括无涂层镍基合金、溅射AlY 涂层 包括两种，基体中添加合金元素和基体表面制备高温涂 镍基合金（简称为 AlY 涂层试样）以及溅射 AlY 涂层 层。然而添加合金元素提高镍基合金抗氧化性能机理较 后预氧化的镍基合金（简称为预氧化试样）。氧化实验 复杂，添加工艺繁琐，但在合金表面制