拉应力下NiPtAl/IC21单晶合金界面的组织演化

采用电镀Pt+气相渗铝的方式,在IC21单晶表面分别制备了985℃/1h、870℃/2h渗铝的NiPtAl涂层,并通过1100℃/80MPa的蠕变中断实验,探究了高温拉应力下界面的组织演化与元素互扩散情况。结果表明,985℃/1h渗铝的样品100h后界面处存在β-NiAl、互扩散区(IDZ)、基体扩散区(SDZ)三层。其中,β-NiAl外层能够阻碍Mo元素从基体扩散进入涂层;SDZ大量析出了有害的TCP相,其厚度随时间的变化基本遵循抛物线规律。870℃/2h渗铝的样品100h后界面不存在SDZ。涂层中仅含有γ'-Ni3Al而无β-NiAl,外层Mo元素含量达到5at.%。

镍基合金表面Pt改性铝化物涂层的初期Al_2O_3微观结构分析

对CMSX-4合金表面Pt改性铝化物(NiPtAl)高温涂层进行了短期高温氧化实验,研究了NiPtAl在1150℃形成表面氧化膜的微观结构。结果表明,氧化1h后形成的氧化膜包含亚稳态和稳态Al_2O_3区域,同时部分区域发生氧化膜脱落,并在氧化膜内部观察到空洞和Pt颗粒。分析表明,在涂层初期氧化过程中,NiPtAl涂层表面亚稳态q-Al_2O_3向稳态a-Al_2O_3转变,导致氧化膜中a-Al_2O_3与q-Al_2O_3呈区域层状分布,氧化1 h后Ni Pt Al涂层表面会形成约0.5 mm厚的q-Al_2O_3层。随着q-Al_2O_3的快速生长,NiPtAl中b-NiAl向g'-Ni_3Al转变,由于Pt在g'相比b相中溶解度小而发生偏析,从而导致在氧化膜a-Al_2O_3与q-Al_2O_3层界面处含有Pt颗粒。另外,初期Al_2O_3层的快速生长导致氧化膜内部形成空洞,氧化膜的生长和相变导致的内应力和内部空洞等缺陷降低了表面q-Al_2O_3层的黏结性能,最终导致氧化层脱落。