论文摘要：Ni3Al基单晶合金表面Pt改性 NiAlHf涂层及其抗高温氧化性能研究

β-NiAl是一种非常有前景的抗1150℃以上高温氧化的金属防护涂层材料，同时也可以作为新一代超高温热障涂层的金属粘结层候选材料。然而由于氧化膜黏附性差以及与合金基体界面扩散严重等问题没有解决，尚未获得应用。本论文基于课题组前期研究基础，开展了Ni3Al基单晶合金表面Pt改性NiAlHf涂层及其抗高温氧化性能研究。

采用电子束物理气相沉积方法在一种高Mo含量的Ni3Al基单晶高温合金上分别制备了NiAl-0.1Hf、NiAl-0.1Hf-1Cr-3Si、Pt改性NiAl-0.1Hf、Pt改性NiAl-0.1Hf-1Cr-3Si四种不同涂层，研究了真空扩散处理对不同涂层的晶粒尺寸和元素互扩散区的影响。结果表明，Cr/Si共掺杂细化了β-NiAlHf涂层的晶粒，还阻碍了Pt外扩散，使Pt改性NiAlHf涂层表面的Pt含量较高，涂层中出现了PtAl2相；电镀Pt抑制了热处理过程基体中Mo和Re等难熔元素外扩散。

研究了NiAl-0.1Hf和Pt改性NiAl-0.1Hf涂层在1150℃瞬态氧化阶段的相变过程。研究发现，经过1h氧化后，NiAl-0.1Hf涂层表面氧化膜已经完成θ-Al2O3向α-Al2O3转变，而Pt改性涂层表面氧化膜中仍存在大量θ-Al2O3 相，Pt延缓θ-α Al2O3相变，抑制了氧化膜表面相变脊结构的形成，缓解了氧化膜的褶皱，改善了氧化膜的黏附性。

研究了以上四种β-NiAl基涂层在1150℃的高温循环氧化行为，揭示了Cr/Si共掺杂和电镀Pt中间层对b-NiAl基涂层高温氧化行为的影响机理。高温氧化过程中NiAl-0.1Hf涂层表面氧化膜与涂层界面处形成了许多大尺寸孔洞，经过20h氧化就发生了氧化膜局部剥落；Cr/Si掺杂延缓了氧化膜局部剥落的出现，主要是由于Si抑制了基体合金中Mo元素外扩散，避免形成挥发性Mo的氧化物，改善了氧化膜的抗剥落性能。Pt改性涂层表面形成了连续、致密且生长缓慢的氧化膜，经过150h循环氧化后氧化膜/涂层界面结合良好。这主要是由于：一方面，Pt抑制合金基体中Mo元素的外扩散，减少有害挥发性Mo氧化物的形成；另一方面，Pt可以吸附S，避免S在氧化膜/涂层界面偏析，抑制了界面孔洞的形成，从而提高了氧化膜抗剥落能力。

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