一种新型的Ni基高温合金防护涂层的扩散阻挡层的研究

针对Ni基高温合金的防护涂层，本项目提出了有别于当前广泛研究的插入式扩散阻挡层的一种新型扩散阻挡层- - 自生式扩散阻挡层的概念，并探讨其形成机制，探索其制备工艺。为了证明自生式扩散阻挡层的优越性，以一种性能良好的Cr-O-N插入式扩散阻挡层作为比较对象进行研究。利用MCrAlY涂层/扩散阻挡层/基体材料体系的热暴露和热循环试验、主要合金元素的互扩散试验以及测试扩散阻挡层对上述材料体系力学性能的影响等方面的试验数据和相应的理论分析结果证明，自生式扩散阻挡层优于插入式扩散阻挡层，值得进一步系统研究。本项目提出的测试扩散抑制因子和寿命影响因子等几种试验新方法可以更好地表征扩散阻挡层的性能。从工程上看，本项目推介的自生式扩散阻挡层有望得到实际应用，另一方面，本项目的理论研究结果有助于深化对自生式扩散阻挡层的认识，为不断改进其设计，并优化其制备工艺提供科学依据。

本项目采用电镀和电弧离子镀的联合工艺制备了含自生式扩散阻挡层的梯度复合结构的MCrAlY涂层体系，研究了该自生式阻挡层的沉积工艺和形成机理。同时对比研究了含有和不含有扩散阻挡层的复合涂层体系以及普通MCrAlY涂层在1000~1150℃内的恒温和循环氧化性能，在700和900℃下含有硫酸盐和氯化物混合盐膜的热腐蚀性能，总结了其在长期热腐蚀时的机理。分析了扩散阻挡层对长期氧化时Al元素内扩散和涂层抗氧化性能及热腐蚀性能的影响。另外还探索了在镍基高温合金上制备CoAl涂层体系的可能性。