● 摘要
IC6SX单晶合金由于其高熔点、低密度以及优良的高温强度和抗蠕变性能已成为未来高性能涡轮发动机材料最有力的竞争者之一。IC6SX单晶合金属于弱抗氧化级，这限制了它的广泛应用，如果能解决其工程化应用中的涂层防护问题，将具有十分重要的实际意义。为了研究涂层对IC6SX单晶合金抗氧化性能的影响，研究了涂覆MCrAlY(NiCo)涂层、MCrAlY+ZrO2(NiCo)涂层和渗Al及渗Al-Si涂层的高温氧化行为。采用超音速火焰喷涂的方法制备了MCrAlY(NiCo)涂层采用等离子喷涂法制备了ZrO2陶瓷层，实验的氧化条件为1100℃/100h，研究表明：涂覆MCrAlY和MCrAlY+ZrO2涂层使得合金的氧化速率比空白试样降低了两到三个数量级，显著提高了IC6SX单晶合金的抗氧化性能。MCrAlY涂层在氧化100h之后表面有少量的氧化皮脱落现象，氧化之后产生的氧化产物主要为NiO和Al2O3；MCrAlY涂层试样经过1100℃/100h氧化之后有Mo元素的扩散现象发生。涂覆MCrAlY+ZrO2涂层的试样经过1100℃/100h的氧化之后表面没有氧化皮的脱落，ZrO2层经过高温氧化之后成分基本保持不变，表明ZrO2层对合金及MCrAlY层起到了一定的保护作用，并且能在一定程度上控制Mo元素的扩散。采用粉末包埋渗法制备了渗Al及其渗Al-Si涂层，氧化条件为950℃/100h、1100℃/100h和1150℃/100h，研究表明：渗Al涂层与渗Al-Si涂层在950℃时的抗氧化性良好，在1100℃时仍然保持了良好的抗氧化性。在1100℃的高温氧化过程中，100h之前两种涂层试样都能够很好的保护基体合金；100h之后渗Al涂层出现了部分破坏，而渗Al-Si涂层仍然保持了很好的完整性；200h之后两种涂层都出现了大面积的脱落现象，涂层不能再很好的保护基体试样。渗Al涂层在氧化过程中产生了NiO、Al2O3和尖晶石相，涂层在氧化初期能够很好的控制Mo元素的扩散而在涂层剥落之后就不能再很好的控制Mo元素的扩散；渗Al-Si涂层在氧化过程中表面产生了一层致密的NiO层，涂层在200h剥落之前很好的控制了Mo元素的扩散。