晶粒细化和氧化物掺杂对高温氧化过程中空位在氧化膜/金属界面沉积的影响

国内外很多报道显示热生长Al2O3氧化膜的剥落与界面形成大尺寸空洞直接相关，但对如何避免氧化时界面大尺寸空洞的产生还未提出解决方案并作系统研究。本项目将制备能热生长Al2O3膜、但结构不同(即粗晶、超细晶及弥散氧化物的超细晶)的Ni2Al3金属间化合物，通过对比研究它们因氧化所致的微观结构变化以及Al2O3膜/Ni2Al3基体界面结构特征，揭示晶粒细化和氧化物掺杂对氧化过程中空位在界面沉积影响的微观机制，建立"晶粒细化－晶粒细化+ 弥散氧化物－界面空洞临界尺寸－氧化层粘附性"之间的内在联系，为通过结构裁剪和掺杂提高金属材料的热生长氧化膜的抗剥落性能提供实验和理论依据。

制备了CeO2掺杂和不掺杂的超细晶Ni3Al和Ni2Al3涂层，通过比较它们与无CeO2掺杂的粗晶涂层的恒温和循环氧化行为，得出如下结论：1）晶粒细化可以通过明显降低空位在氧化膜/涂层界面的沉积而形成大尺寸空洞，从而提高氧化膜的粘附性即涂层的抗高温循环氧化性能；2）掺杂CeO2有利于降低涂层热生长的Al2O3膜在氧化初期的生长速度，其原因在于源自CeO2的微量Ce离子在氧化过程中进入Al2O3膜中并在晶界偏聚，抑制非稳态Al2O3（Theta相）的生长；3）超细晶涂层掺杂CeO2后，利于进一步避免空位在界面沉积。