NiCrAlYSi涂层∕DD6单晶高温合金界面再结晶和互扩散行为

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaApr．252011V01．32No．4751—757ISSN1000．6893CN11—1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．crlhkxb@buaa．edu．cn文章编号：1000-6893(2011)04-0751-07NiCrAIYSi涂层／DD6单晶高温合金界面再结晶和互扩散行为姚锐，郭洪波*，彭徽，宫声凯北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100191摘要：采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)在单晶高温合金DD6基体上沉积NiCrAIYSi涂层。利用X射线衍

2、射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及透射电镜(TEM)等研究了高温扩散过程中NiCrAlYsi／DD6的界面再结晶和互扩散行为。研究结果表明合金表面喷砂处理后的涂层试样经1323K真空热处理4h后，在涂层／合金基体界面出现了厚度约为7“m的胞状再结晶区；表面未喷砂处理的涂层试样经过50h后没有出现再结晶。经过75h后形成了厚度约为15“m的再结晶区。在大气中静态氧化500h后，表面未喷砂处理试样在涂层／合金界面形成了厚度约为28}￡m的再结晶区，同时在合金基体中形成了厚度约60pm，以针状拓扑密堆相(TCP)为主的二次反应区(SRZ)，TCP中富含

3、W，Re和Ta元素。关键词：单晶高温合金；涂层；互扩散；再结晶；二次反应区中圈分类号：V252．3；V261．93文献标识码：A镍基单晶高温合金由于具有优良的高温力学性能．是新一代航空发动机燃气涡轮叶片的首选材料。涡轮叶片的工作环境非常恶劣，在服役过程中除了承受复杂的机械载荷外，还遭受高温氧化和热腐蚀破坏。单晶高温合金为了保障其力学性能，添加了难熔合金强化元素，而相应减少了Al、Cr等抗高温氧化腐蚀元素的含量。为了提高单晶合金的抗高温氧化腐蚀性能，采用高温热防护涂层是最有效的办法[1-s]。目前，高温热防护涂层已经成为与高温材料、高效气冷并重的先进航空发动机涡轮叶片

4、的三大关键技术。MCrAlX系合金(M：Ni，Co或Ni+Co，X：Y，Si，Hf)是高温合金常用的金属防护涂层材料，同时也是热障涂层的金属粘结层材料，除了抗高温氧化腐蚀外，还起着提高陶瓷隔热层和高温合金基体粘结性能的作用。研究表明，MCrAlx涂层与单晶高温合金基体之间由于发生元素互扩散，在合金／涂层界面处形成富含有害拓扑密堆相(TCP)的互扩散区或再结晶区，在合金内部形成二次反应区(SRZ)，引起了合金基体的力学性能(尤其是高温疲劳及持久性能)显著下降¨。]。DD6是中国研制的第二代镍基单晶高温合金，该合金组织稳定。工艺性能好，具有优良的力学性能，在航空发动机叶

5、片上显示了巨大的应用前景。本文采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)方法在DD6合金上制备NiCrAlYSi金属防护涂层，研究了经过不同中间处理后NiCrAlYSi涂层与DD6单晶合金界面的再结晶及互扩散行为，揭收稿日期：2010-07-26；退修日期：2010-08-25；录用日期：2010-09·25：网络出版时间：2010·10—2818：20网络出版地址：WWW．cnki．net／'kcms／detail／II-1929一V．20101028．1820．001．№IDOI：CNKIIll-1929／V一20101028．1820．001基金项目：国家自然科学

6、基金(50771059，50731001)；周家“973”计划(2010C瞄31200)；高等学校博士学科点专项科研基金(20070006017)*通讯作者．Tel．：010-823171仃E-mail=guo．hongbo@buaa．e咖．∞鳓甩播武I髋锐．彝淇波。彭徽．等．NiCrAIYSi潦层／DD6单晶高温合佥赛面再结晶和互扩散行为[JI?航空学撮．201’．32(4)：751-乃7．YaoRui．GuoHongbo，PengHui，eta1．Recrystallizationandinter-diffusionbehaviorsofNiCrAIYSicoa

7、ting／DD6singlecrystalsuperalloysystem￡∞．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2011，32(4)：751-757．水互拶散埘合金组织结构稳定性的影响机理．具盲蘑要的科学研究意义。l实验材料及方法实验采州中国第二代单品高温台盒lm6作为基体材料+韩化学成分如丧l所永，加T成gI5ulm×2111111的网片。&IDD6*基}日高=自i*学戚Hl■hleIChrmicll—p∞_tIMⅡNi-lmmdsinglecdsI“snperallOyI¨MwI％台金表面经金相砂纸连级打磨至800#．