AlYSi涂层组织结构及抗燃气热腐蚀性能
采用真空电弧离子镀技术在K465 镍基高温合金基材上制备了AlYSi 沉积- 扩散型涂层。研究了真空退火处理前后涂层的组织结构，以及涂层在900℃下的燃气热腐蚀行为。结果表明，经真空退火处理后的AlYSi 涂层主要由β－NiAl 相组成，与基体结合良好；K465 合金在热腐蚀过程中表面产生了大量的腐蚀剥落；AlYSi 涂层在热腐蚀过程中表面形成了Al2O3保护膜，显著提高了合金的抗燃气热腐蚀性能。
航空发动机热端部件特别是涡轮部件是在高温，高转速及复杂应力作用下工作的，不但要具有较好的高温强度，较高的蠕变持久性能，疲劳性能及优异的组织稳定性，还要求基体材料具有较好的抗高温氧化及抗热腐蚀性能，这些部件通常用Fe、Ni 或Co 基合金材料制造，采用W、Mo、Ta、Re 等作为强化元素。尽管如此，在高温燃气环境下工作时热端部件表面出现氧化和腐蚀现象是不可避免的，氧化和腐蚀一旦出现就会使基体材料直接受到损伤而导致机械性能急剧下降。因此必须采用防护涂层进行保护，铝化物涂层作为高温防护涂层的一种，具有优良的抗高温氧化和耐热腐蚀性能，在国内外得到了广泛的应用[1~4]。
传统的铝化物涂层大多采用料浆渗、粉末埋渗等工艺制备[5] ，而本项目采用的是真空电弧离子镀工艺，用该工艺得到的合金化扩散铝化物涂层具有厚度、元素和相组成可精密控制的优点并具有准确的重复性，而且大大改善了工作条件。
本文以K465 合金为基材，采用真空电弧离子镀技术制备AlYSi 涂层，分析了涂层的组织结构，并对涂层在900℃下的燃气热腐蚀行为进行了研究。
1、实验方法
1.1、实验材料
基体合金材料为K465 镍基高温合金，涂层材料为AlYSi。热腐蚀试验试样尺寸：30 mm×10 mm×1.5 mm。
1.2、涂层工艺
采用真空电弧离子镀技术沉积涂层，阴极靶材作为沉积材料。沉积过程：试样前处理→试样装挂于真空室→对真空室抽真空→对试样轰击加热、清洗→沉积涂层→真空退火。
涂层沉积工艺参数：电弧电流I=500～600 A，工件偏压U=10～30 V。
真空退火工艺参数：1050℃，2 h，真空度大于7.5×10- 3 Pa。
1.3、实验方法
按照HB7740 燃气热腐蚀试验方法规定进行。试验温度900℃，航空燃油流量200 mL/h，人造海水注入量200 mL/h，油气比为1∶45。每25 h 称量一次，试样从炉中取出后任其腐蚀产物自然脱落，对试样进行称量，观察试样质量变化和腐蚀趋势，试验时间100 h。试验完成后，对试样进行碱洗，去掉表面腐蚀产物，计算腐蚀速率。
3、结论
（1）采用真空电弧离子镀技术在镍基高温合金K465 上制备了AlYSi 沉积- 扩散型涂层。经过1050℃真空退火后，涂层分为内外两层，主要由β- NiAl 相组成。
（2）K465 合金经900℃，100h 燃气热腐蚀实验后，产生大量的腐蚀产物剥落，腐蚀增重速率较大，抗热腐蚀性能较差。
（3）K465 合金+AlYSi 涂层经900℃，100h燃气热腐蚀实验后，没有腐蚀产物剥落，腐蚀增重速率较小，涂层显著提高了合金的抗燃气热腐蚀性能。
参考文献
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