MCrAlY高温防护涂层界面扩散行为研究进展（英文）

杨洪志^1,2，邹俭鹏¹，石倩²，林松盛²，代明江²，王迪²

1. 中南大学粉末冶金国家重点实验室2. 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室

摘 要：MCr Al Y涂层在高温环境下可在涂层表面生成致密连续的氧化层,以阻止阳离子和氧离子的扩散,在保护镍基高温合金基体免受高温氧化和腐蚀方面发挥着重要作用。氧化层主要由α-Al₂O₃组成,其具有较高的热稳定性和化学稳定性,同时在其六方密堆积（HCP）结构中氧离子和金属离子具有较低的扩散系数。随着氧化铝层的生长,使得涂层/氧化层界面铝浓度降低,进一步抑制了连续的Al₂O₃层的生长,导致氧化层中形成混合氧化物和裂缝以及空隙。同时,伴随着界面扩散过程,使得氧化层的微观结构因化学成分的变化而转变,这将对涂层的抗氧化性能产生显著影响。在高温条件下,由于扩散的热活化特性及涂层与基体化学成分的差异,涂层/镍基合金基体界面扩散过程将对基体合金产生有害影响。此时,Al会从涂层内扩散至基体合金中,同时Ni会从基体合金扩散至涂层中,使得基体合金的微观结构发生相转变（γ-Ni相→γ’-Ni₃Al相）,形成互扩散区（IDZ）。镍基合金微观结构的相转变使得难熔元素析出,形成二次反应区（SRZ）,其主要由富含难熔元素的拓扑密堆积（TCP）相组成,例如σ、μ和Laves相等,且具有枝状晶结构。因此,TCP相的析出将会对镍基合金的高温疲劳寿命产生严重影响。本文综述了MCr Al Y涂层界面扩散的详细过程,同时对界面扩散过程的影响进行了总结。这将有利于深入了解涂层在氧化过程中的组织结构变化和元素扩散行为,对提高涂层的高温抗氧化性能及研究涂层的失效机理具有借鉴意义。

关键词：MCrAlY涂层;界面扩散;互扩散区;二次反应区;