EFFECT OF VACUUM HEAT TREATMENT ON OXIDATION BEHAVIOR OF SPUTTERED NiCrAlY COATING

A bond coat for thermal barrier coating (TBC), NiCrAlY coating, is subjected to vac-uum heat treatment in order to remove internal stress before ceramic top coat is de-posited. The effect of vacuum heat treatment on the oxidation behavior of the sputtered NiCrAlY coating has been investigated. The as-sputtered NiCrAlY coating consists of γ-Ni and b-NiAl phases. After vacuum heat treatment, the sputtered NiCrAlY coating mainly consists of γ'-Ni3Al, β-NiAl, γ-Ni, and trace of α-Al2O3 phases. The isothermal oxidation of sputtered NiCrAlY coating with and without vacuum heat treatment has been performed at 1000℃. It is shown that a-Al2O3 formed during vacuum heat treatment acts as nuclei for the formation of a-Al2O3, and the protective a-Al2O3 scale is formed more rapidly on the vacuum heat treated NiCrAlY coating than that formed on the untreated coating. Also the a-Al2O3 scale has a better adherence to the vacuum heat treated NiCrAlY coating. Therefore the vacuum heat treatment improves the oxidation resistance of sputtered NiCrAlY coating.

真空热处理对镍基单晶高温合金溅射NiCrAlY涂层抗氧化性能的影响

用磁控溅射法在镍基单晶高温合金基体上沉积NiCrAlY涂层 ,研究了真空热处理对涂层组织结构及抗氧化性能的影响 .结果表明 ,溅射NiCrAlY涂层主要由γ -Ni和 β -NiAl两相组成 ,元素分布均匀 ;经真空热处理后 ,涂层主要由γ′-Ni3 Al、β -NiAl相和极少量的α-Al2 O3 相组成 ,元素分布变得不均匀 ,最外层富Al贫Cr .真空热处理可使溅射NiCrAlY涂层表面较早生成保护性能良好的α -Al2 O3 .10 0 0℃氧化 2 0 0h ,溅射涂层氧化膜有较大部分已经剥落 ,但真空热处理涂层的氧化膜仍较好地粘附在涂层基体上 .真空热处理使溅射NiCrAlY涂层表面生成的氧化膜粘附性更好 。

溅射NiCrAlY涂层氧化过程Al_2O_3膜结构与形貌的转变

对溅射NiCrAlY涂层进行了 90 0℃ ,10 0 0℃ ,110 0℃空气中高温氧化。实验表明 ,氧化初期生成快速长大的亚稳态θ -Al2 O3 相 ,随着氧化时间延长 ,θ-Al2 O3 逐渐转变成α -Al2 O3 ,氧化动力学抛物线常数kp 也随之下降。θ→α -Al2 O3 相变速度与温度有关 ,温度越高 ,相变越快。对涂层进行真空热处理可促进θ→α -Al2 O3 转变 ,使涂层表面快速形成保护性能优异的α-Al2 O3 。

钴基合金电弧离子镀NiCrAlY涂层的组织结构和抗氧化性能

采用电弧离子镀方法在Co基高温合金K640基体上制备NiCrAlY涂层,研究电弧离子镀涂层和真空退火后涂层的形貌、相结构及抗氧化性能。研究结果表明:电弧离子镀NiCrAlY涂层主要由γ-Ni,γ′-AlNi3和β-NiAl等相组成,衍射峰明显宽化,元素分布均匀;真空退火后涂层组织更致密,衍射峰尖锐,涂层主要由γ-Ni,γ′-AlNi3,β-NiAl,α-Cr以及极少量的Cr23C6组成,元素分布不均匀,Al和Y向涂层表面富集,Cr富集在涂层与基体界面附近。真空热处理可使电弧离子镀NiCrAlY涂层表面生成粘附性良好的α-Al2O3氧化膜,提高了电弧离子镀NiCrAlY涂层的抗氧化性能。

真空热处理双粘结层热障涂层抗氧化性能

传统单层结构粘结层热障涂层抗氧化性能不足寿命短,采用超音速火焰喷涂(high velocity oxy-fuel,HVOF)和大气等离子喷涂(atmosphere plasma spray,APS)制备双层结构粘结层,对粘结层进行真空热处理,研究热障涂层的抗氧化性能。结果显示,经过1050℃×3 h真空热处理,粘结层组织中β-(Co,Ni)Al相含量从13.91%升高至27.78%,分布更加均匀;HVOF粘结层真空热处理后粗糙度降低,等离子层的引入,使真空热处理态粘结层粗糙度R_(a)由7.2μm提升至10.4μm,热障涂层结合强度达到39.4 MPa;热障涂层1050℃×200 h氧化速率低至0.1719 g/m^(2)·h,达到了航空工业标准的"抗氧化级";等离子粘结层优先发生氧化反应,起到牺牲作用,并提高了粘结层/面层界面的应力容忍度,延长了涂层的使用寿命。