论文摘要：镍基合金表面Co-Al-Hf涂层制备及其抗氧化腐蚀性能研究

镍基高温合金在高温下具有较高的机械强度和较好的抗蠕变性等优点，因此被广泛应用于航空发动机涡轮叶片、工业燃气轮机涡轮叶片和船用汽轮机涡轮机等行业。但是，由于发动机涡轮的热端部件工作温度越来越高，工作环境越来越恶劣，所以镍基高温合金的抗高温氧化性能亟待进一步提高。另外，由于高温部件并不是长期连续处于高温环境，所以必须考虑常温环境腐蚀对其高温性能的影响。在合金表面制备防护涂层是一种常用的改善其抗氧化腐蚀性能的方法。而在制备涂层的方法中，包埋渗法因其成本低、可以在具有复杂形状的试样表面形成连续均匀的涂层等诸多优点而被广泛应用。

本文借助Thermo-Calc软件从热力学角度分析能否通过改变沉积条件（沉积原料成分、温度、时间等）实现镍基高温合金表面Co-Al-Hf共渗。在热力学模拟的基础上，采用NH4Cl+NH4I作为活化剂在合金表面实现了Co-Al-Hf共渗。共渗涂层由外层和扩散层两部分所组成，在外层和扩散层的界面处有一层薄的富Hf层，外层主要由Al0.9Ni1.1所组成，其中部分Ni原子被Co原子或Hf原子所替代。随着包埋渗原料中Hf添加量的不断增加，涂层外层的厚度基本不变，而扩散层的厚度是不断减小的。涂层中Hf的分布比较均匀，并且含量随着Hf添加量的增加，出现了先增加后减少的现象，而Co元素含量则随着Hf添加量的增加而增加，说明Hf元素的存在促进了Co元素的扩散。

Hf添加量为1wt.%、2wt.%、3wt.%时获得的Co-Al-Hf共渗涂层在1323K静态氧化100h条件下，氧化增重分别为1.22，1.23和1.09mg/cm2，说明所获涂层均具有较优的抗高温静态氧化性能。通过1323K/200次的循环氧化试验发现，当Hf添加量为1wt.%时，Co-Al-Hf共渗涂层试样发生轻微的内氧化，当Hf添加量增至2wt.%时，涂层无剥落，但氧化增重较大，当Hf添加量增至3wt.%时，涂层无剥落，且氧化增重较小，Hf的含量应该控制在合理的范围内，该共渗涂层具有优异的抗高温循环氧化性能，这主要是由于活性元素Hf能有效地促使保护性氧化膜的形成，Hf起到了“钉扎”氧化膜的作用，提高了氧化膜与基体之间的粘附性。

经过中性盐雾腐蚀后，Co-Al-Hf共渗涂层表面变得粗糙不平，形成了明显的腐蚀坑。盐雾腐蚀降低了钴铝铪涂层的抗循环氧化性能，但经盐雾腐蚀后的涂层仍具有较优的抗循环氧化性能。

 

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