● 摘要
热障涂层技术是未来涡轮发动机高温端部件防护涂层技术的发展方向，一般包括起隔热作用的陶瓷层及缓解陶瓷层与基体合金热膨胀不匹配应力、提高基体抗氧化腐蚀性能的粘结层。目前，粘结层材料一般选用MCrAlY体系合金，其使用温度一般不超过1150℃。活性元素掺杂的β-NiAl由于熔点高和抗氧化性能好等优点，有望成为新型的粘结层材料，但β-NiAl作为金属粘结层时，将与镍基高温合金特别是先进的单晶高温合金发生互扩散，在合金基体中形成TCP相和二次反应区(Secondary Reaction Zone, SRZ)的生成，导致合金力学性能的下降。 本论文针对DD3单晶高温合金提出了一种新型的NiAlDy/RuNiAl阻扩散涂层。采用电镀和电子束物理气相沉积相结合的方法在DD3合金上制备出NiAlDy/Ru涂层，并经1050℃真空扩散退火后，形成了NiAlDy/RuNiAl涂层。研究结果表明，与单一的NiAlDy涂层相比，NiAlDy/RuNiAl涂层有效地抑制了涂层中Al元素向基体合金中扩散，同时抑制了Ni和其它基体元素向涂层扩散，从而阻止了合金基体中二次反应区的形成。 研究了NiAlDy/RuNiAl和NiAlDy两种涂层在1100℃的抗高温氧化性能。NiAlDy、NiAlDy/RuNiAl两种涂层在1100℃的氧化均遵循抛物线规律；与NiAlDy涂层相比较，NiAlDy/RuNiAl显示了更低的氧化速率，而且氧化膜与基体的结合更优良。 探讨了NiAlDy/RuNiAl涂层抗高温氧化机理。由于RuNiAl阻扩散涂层的引入，合金基体元素如Cr、Co等向氧化膜的外扩散受到抑制，使得生成的氧化膜为单一的α-Al2O3，更加均匀致密；同时，由于RuNiAl涂层减缓了涂层中Al元素向基体合金中扩散，阻止了涂层由β相向Ni3Al相转变，从而显著提高了涂层抗氧化能力以及氧化膜与基体的结合力。
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