磁控溅射沉积MCrAlY涂层技术研究

MCrA1Y（M=Fe，Ni，Co等）涂层是一种合金包覆涂层，用于防止燃气轮机涡轮部件的氧化和腐蚀。已经大规模用于沉积MCrA1Y涂层的技术有电子束物理气相沉积（EBPVD）、三极溅射、低压等离子喷涂（LPP）等。在一台专用装置上对磁控溅射沉积（MSD）MCrA1Y涂层进行了研究。结果表明MSDMCrA1Y涂层成分容易调整控制，涂层纯度高，涂层致密性和涂层厚度均匀性问题都比较容易解决；这些都比EBPVD或LPPS好。MSD的MCrA1Y涂层表面粗糙度远比LPPSMCrA1Y低。MSD的主要缺点是沉积速率低，但设备结构比较简单，制造工业规模的生产装置比较容易，可以弥补这个缺点。

NiCrAlY 涂层的铬含量及结构对热腐蚀寿命的影响

研究了三种铬含量不同、结构不同的ＮｉＣｒＡｌＹ涂层的抗腐蚀寿命。结果表明，在研究的条件下，Ｃｒ提高２％，涂层平均抗腐蚀寿命提高４０％。而成分相同，合理选择涂层结构－元素浓度分布，涂层平均抗热腐蚀寿命提高２～３倍。

热障涂层在热腐蚀条件下的破坏过程

研究了K3合金上NiCrAlY-ZrO_2·8％Y_2O_3涂层在热腐蚀条件下的破坏行为。熔盐沿陶瓷层晶界向内渗透导致底层的腐蚀,以及Y_2O_3的酸性溶解导致ZrO_2由C相向M相的转变是热障涂层热腐蚀破坏的主要原因。某些工艺因素导致涂层破坏或不稳定会造成涂层过早地灾难性破坏。

铝化物涂层结构对涂层-合金系统高温疲劳性能的影响

研究了几种不同结构的铝化物涂层的涂层-合金系统在900℃时的高周疲劳性能。结果表明:粗大等轴晶单相的NiAl(β)层对疲劳寿命有不利的影响。当NiAl(β)中含有粗大富难熔金属颗粒时,疲劳寿命降低,组织细密的NiAl(β)层中弥散分布大量极细小的γ′、准σ相等第二相质点,则提高涂层-合金系统的疲劳性能。

射频磁控溅射沉积ZrO_2·8%Y_2O_3的相稳定性研究

将ZrO2·8％Y2O3用射频磁控溅射技术流积在NiCrAlY基底上，进行1100℃室温，1100℃冷水和900℃室温等热循环和熔盐作用的试验。随后进行X射线衍射（XRD）分析和扫描电镜（SEM）观察。结果表明，沉积态的氧化锆层主要为立方相和少量单斜相及四方相。热循环及熔盐Na2SO4－5％NaCl与ZrO2·8％Y2O3的化学作用都促使立方相向单斜相的转变。

考虑冲压变形历史的汽车结构件特性有限元分析

金属板料在冲压成形后将产生硬化强化和厚度不均匀现象。传统的结构有限元分析时,往往忽略板料成形历史的影响,使得模拟结果与真实情况存在较大偏差。该文探讨了考虑冲压成形历史的钣金件结构性能分析方法,将板料冲压成形后的厚度及应变等信息映射到结构分析的有限元模型。以NUMISHEET标准试题S型轨道为算例,完成了结构的静力分析、模态计算和冲击模拟,系统地分析比较了冲压成形历史对钣金件结构性能的影响。计算分析表明,考虑冲压成形历史对钣金件的结构分析结果中抗冲击性比未考虑变形历史的效果更好,而刚度和频率的表现变差。

磁控溅射沉积NiCrAlY涂层中的氩及其对氧化行为的影响

用直流磁控溅射沉积NiCrAlY涂层。发现使用较高的负偏压时,涂层中掺有氩,其含量与负偏压的立方成正比。用SEM和TEM观察,发现高偏压下沉积的涂层中有微孔和微裂纹。因此,过高的负偏压导致涂层的氩含量激增,以至严重降低涂层的周期氧化性能。

磁控溅射沉积高Cr-NiCrAlY、CoCrAlY涂层

研究了在K3合金上磁控溅射沉积的高Cr-NiCrAlY和CoCrAlY涂层的结构和性能。结果表明:K3+高Cr-NiCrAlY和K3+CoCrAlY涂层主要都由β相和γ相组成,都有一个富铝的β+γ外层。另外K3+高Cr-NiCrAlY外层有α相以及扩散层中有相当量的块状M_(23)C_6。两种涂层都有较好的综合性能,其抗蚀性能(平均寿命)达到或超过国外同类涂层的水平。对K3合金的高温持久和高周疲劳性能没有影响。

国外燃气轮机涡轮叶片低温热腐蚀的防护

本文概述国外燃气轮机涡轮叶片低温热腐蚀及其防护的发展。提出提高叶片抗蚀性能的主要措施是选用抗腐蚀的材料以及使用MCrX型涂层。新一代的抗蚀陶瓷热障涂层(TBC)正在发展之中。

热障涂层（TBC）稳定性的研究

将ＺｒＯ_２·８％Ｙ_２Ｏ_３用射频磁控溅射技术沉积在ＮｉＣｒＡｌＹ底涂层上，进行ｌｌ００℃→室温，１１００℃→冷水和９００℃→室温等热周期和熔盐作用的试验。随后进行Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）分析和扫描电镜（８ＥＭ）观察。结果表明，沉积态的氧化锆层主要为立方相和少量单斜相及四方相。热周期及熔盐Ｎａ_２ＳＯ_４－５％ＮａＣｌ与ＺｒＯ_２·８％Ｙ_２Ｏ_３的化学作用都促使立方相→单斜相的转变。熔盐对晶界和底涂层的化学和物理的作用是影响涂层稳定性的另一因素。

K3合金MCrAlY保护涂层的结构和性能研究

本工作研究了JR1(Ni40Cr10A10.3Y)、JR3(Co25Cr10A10.4Y)和JR4(Ni20Cr20A10.3YO.8Si)三种磁控溅射沉积(MSD)抗热腐蚀MCrAlY(M=Ni,Co或NiCo)的结构和性能。基体为K3合金。结果表明,这三种涂层均由γ'—Ni(Co)_3A1和β—MA1相组成。三种涂层中γ'—Ni(Co)_3Al和β—MA1相中A1和Cr的含量明显不同,这两种相的组合方式也不同。但基本上都有一个β—Ni(Co)A1+γ’—Ni(Co)_3Al的外层和γ'—Ni(Co)_3的内层。它们的抗热腐蚀性能达到或高于国外同类涂层的水平;对K3合金的高温持久和高周疲劳性能没有影响或略有改善。

物理气相沉积高温涂层的发展和应用

50年代中期，在航空燃气轮机的发展中，热端部件(沮轮导向叶片和转子叶片)的腐蚀问题尖锐地提了出来，于是有了铝化物涂层的应用。从此叶片上的保护涂层成了不可缺少的。随着燃气轮机由作为飞机的动力发展到用作海上和地面的动力装置，为改善其技术——经济性能，提高涡轮进口温度，使用劣质燃料，

Ni_3Al(IC-6)合金防护涂层抗氧化性能研究

Ｎｉ３Ａｌ合金是一种新型高温合金，ＩＣ－６合金是不含Ｃｒ而含１４％Ｍｏ的Ｎｉ３Ａｌ合金。由于高温下Ｍｏ极易氧化升华，因此为使ＩＣ－６合金在高温下可靠工作，需选择ＮｉＣｒＡｌＸ涂层作为ＩＣ－６合金的保护涂层。采用磁控溅射技术，在专用装置上按通过系统研究提出的工艺涂覆ＮｉＣｒＡｌＸ涂层，并对其抗周期氧化性能进行了研究。试验表明：ＮｉＣｒＡｌＹＳｉ涂层对ＩＣ－６合金的防护是非常有效的。

射频磁控溅射沉积热障涂层的研究

采用射频磁控溅射方法将ＺｒＯ２·８％Ｙ２Ｏ３沉积在Ｎｉ２０Ｃｒ１０Ａ１０．３Ｙ底涂层上以制备热障涂层（ＴＢＣ）。用ＸＲＤ分析涂层相结构，用ＳＥＭ观察涂层组织及形貌，并对制备的试样进行１１００℃→＾←室温和１１００℃→＾←冷水的热周期试验。结果表明，ＴＢＣ底涂层结构主要是β相和γ相，面层结构主要是立方相；底涂层为致密的等轴晶，面层为柱状晶。涂层抗热循环性能良好。

发动机涡轮导向叶片热障涂层性能研究

研究了射频磁控溅射工艺制备的热障涂层的抗氧化、抗热腐蚀及抗冷热循环性能以及隔热效果。结果表明，ＮｉＣｒＡｌＹ／ＺｒＯ２·８％Ｙ２Ｏ３涂层系统的抗氧化、抗腐蚀、抗冷热循环性能以及隔热效果良好。

IC-6 合金磁控溅射沉积 NiCrAlX 保护涂层结构特性研究

研究了ＩＣ６合金ＮｉＣｒＡｌＸ（Ｘ＝Ｙ或Ｙ＋Ｓｉ）涂层在１１００℃室温周期氧化过程中结构和成分的变化，讨论了结构。