Ru_NiAlHf涂層在單晶高溫合金界面的互擴(kuò)散及循環(huán)氧化行為

1、第 23 卷第 5 期Vol.23 No.5 中國有色金屬學(xué)報(bào) The Chinese Journal of Nonferrous Metals 2013 年 5 月 May2013 文章編號(hào)：1004­0609(2013)05­1338­07 Ru/NiAlHf 涂層在單晶高溫合金界面的互擴(kuò)散及循環(huán)氧化行為趙 青，彭 徽，郭洪波，宮聲凱，徐惠彬 (北京航空

2、航天大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191) 摘 要：采用電子束物理氣相沉積(EB­PVD)的方法在第二代鎳基單晶高溫合金 N5 上先后沉積 Ru 層和 NiAlHf 涂層。利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)等研究Ru/NiAlHf涂層與合金基體在1100的界面上的互擴(kuò)散行為及高溫循環(huán)氧化性能。結(jié)果表明：在擴(kuò)散初期，涂層與合金基體界面上處形成了不連續(xù)的 Ru2AlTa 相，該相有效抑制了高溫合金基體中難熔元素的外擴(kuò)散，而當(dāng)擴(kuò)散時(shí)間延長至 10

3、0 h 時(shí)，該相消失，同時(shí)合金基體中形成了少量拓?fù)涿芏严?P­TCP)，但未形成二次反應(yīng)區(qū)(SRZ)。Ru/NiAlHf涂層在1 100 循環(huán)氧化 150h后氧化膜仍未出現(xiàn)顯著剝落，表現(xiàn)出了良好的抗循環(huán)氧化性能。關(guān)鍵詞：電子束物理氣相沉積；單晶高溫合金；二次反應(yīng)區(qū)；互擴(kuò)散；循環(huán)氧化中圖分類號(hào)：V252.3；V261.93 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A Cyclic oxidationand interdiffusion behavior of Ru/NiAlHf coa

4、ting on Ni­based single crystal superalloy ZHAO Qing, PENG Hui, GUO Hong­bo, GONG Sheng­Kai,XU Hui­bin (School ofMaterialsScienceandEngineering,BeihangUniversity,Beijing100191,China) Abstract:

5、60;A novel Ru/NiAlHf coating was deposited onto an Ni­based single crystal superalloy N5 by electron beam­physical vapor deposition(EB­PVD) of Ru and NiAlHf layer. The

6、60;cyclic oxidation and interdiffusion of the Ru/NiAlHf coating at 1 100  was investigated by X­raydiffraction(XRD)and scanning electron micrograph (SEM) equipped with energy dispe

7、rsive spectroscopy (EDS).Theresults show that thediscontinuous Ru2AlTa phase forms at the interface of coating and substrate at initial diffusion stage, which effectively inhibits outwa

8、rd diffusion of refractory elements in the superalloy. The phase disappears after 100 h annealing. The Ru/NiAlHf coatings effectively suppress the formation of secondary reaction&#

9、160;zone (SRZ). No apparent scale spallation is observed on the Ru/NiAlHf coating even after 150 h cyclic oxidation, indicating that the coatingsexhibit a good cyclic oxidatio

10、n­resistance. Key words: electron beam­physical vapor deposition single crystal superalloy secondary reaction zone interdiffusion cyclic oxidation 熱障涂層是一種以涂層的方式將陶瓷與合金相復(fù)合， 具有隔熱和抗高溫氧化腐蝕能力的表面防護(hù)技術(shù)。目前，熱障涂層技術(shù)已成為先進(jìn)渦輪葉

11、片技術(shù)中與高效氣冷技術(shù)、高溫合金材料技術(shù)并重的三大關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)之一12  。 NiAl 合金因能在高溫下形成連續(xù)致密的保護(hù)性氧化膜，成為理想的金屬防護(hù)涂層和熱障涂層粘結(jié)層 材料。然而研究發(fā)現(xiàn)，NiAl 涂層無法滿足新一代含 Re 鎳基單晶高溫合金的要求，這是因?yàn)橥繉又械?#160;Al 原子向內(nèi)擴(kuò)散導(dǎo)致基體的/相失穩(wěn)，難熔元素析出， 促進(jìn)了二次反應(yīng)區(qū)及有害拓?fù)涿芏严嗟男纬桑瑥亩?34 大降低了高溫合金基體的力學(xué)性能 。此外，NiAl 合金在高溫循環(huán)氧化過程中，氧化膜與合金界面會(huì)形 成

12、大量孔洞，弱化界面結(jié)合，這往往是氧化膜自合金 基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50771013)；國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2010CB631200)；新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃資助項(xiàng)目 收稿日期：2012­07­27；修訂日期：2012­11­18 通信作者：郭洪波，教授，博士；電話：010­82317117；E­mail：guo.hongbo第 23 卷第 5 期 趙 青，等：Ru/NiAlHf 涂層在單晶高溫合金界面的互擴(kuò)散及循環(huán)氧化行為 1

13、339 氧化膜界面剝落的前兆5  。研究發(fā)現(xiàn)，RuNiAl 中間層的引入大大減弱了涂層 中 Al 元素的內(nèi)擴(kuò)散及高溫合金內(nèi)部難熔元素的外擴(kuò) 散 ， 有效地抑制了合金基體中拓?fù)涿芏严?#160;(Topologically close­packed phases，TCP) 和二次反應(yīng)區(qū) (Secondary reaction zone，SRZ)的形成6  。TRYON等7  采用 EB­PVD 的方

14、法在鎳基高溫合金基體上沉積 Ru 層制備出擴(kuò)散偶，發(fā)現(xiàn)在 Ru 與基體的擴(kuò)散路徑上始 終存在一種析出相 Ru2AlTa，這種析出相通過消耗涂 層中的 Ru 和 Al 元素及基體中的 Ta 元素形成，且對(duì) Ni 元素的溶解度極低。PINT 等89  和 FELTEN 等10  研究發(fā)現(xiàn)，NiAl 合金中雜質(zhì)元素S的存在促進(jìn)氧化膜 與合金界面孔洞的生長，導(dǎo)致氧化膜與合金的粘附性 下降。而隨著

15、S含量的降低，氧化膜的粘附性得到提 高。此外，涂層中引入Pt能有效地抑制界面孔洞的形 成，從而提高氧化膜的粘附性，使合金基體對(duì)雜質(zhì)元 素 S 不再敏感。郭洪波等1114  研究發(fā)現(xiàn)，在 NiAl 涂 層中添加微量活化元素Hf和Dy能夠抑制S在氧化膜 與涂層界面偏聚，阻止微孔在氧化膜底部的長大，從 而極大地改善了NiAl涂層的抗高溫循環(huán)氧化性能。本文作者采用電子束物理氣相沉積的方法在 N5 基體上先后沉積Ru及NiAlHf涂層，再經(jīng)真空擴(kuò)散熱 處理成功制備出 Ru/NiAlHf雙層涂層。研究了在真空 熱處理

16、條件下涂層與基體的界面互擴(kuò)散行為，進(jìn)一步 研究Ru/NiAlHf涂層在1 100的高溫循環(huán)氧化行為， 對(duì)于發(fā)展適應(yīng)于第二代以上單晶高溫合金的抗高溫氧 化金屬防護(hù)涂層和熱障涂層金屬粘結(jié)層具有重要的指 導(dǎo)意義。 1 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)采用的基體材料為美國研發(fā)第二代單晶高溫 合金N5， 已應(yīng)用于GE90系列渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)等工業(yè) 生產(chǎn)。N5合金的實(shí)際化學(xué)成分如表1所列。將N5單晶高溫合金線切割成d10mm×2mm的表1 鎳基高溫合金N5的實(shí)際化學(xué)成分 Table 1 Chemical composition of

17、 Ni­based single crystal superalloy N5 used in experiment (mass fraction, %) Ni Cr Co Mo W Ta Bal. 6.22 7.77   6.76 Re Hf Al C B Y 4.48 

18、0;7.76    小圓片， 并在試樣兩端加工直徑為d1mm的小孔便于 懸掛。合金表面用0800號(hào)金相砂紙依次打磨后，再 分別在酒精和丙酮中超聲清洗干凈。采用電子束物理 氣相沉積(EB­PUD)的方法在合金表面先沉積厚約 6 m的Ru層， 再沉積一層厚約40m的NiAlHf涂層。 NiAlHf 靶材通過電弧熔煉方法煉制，靶材成分為 50Ni­49.95Al­0.05Hf。實(shí)驗(yàn)所用 EB­PVD 設(shè)備型號(hào)為 UE205。工作室真空度在&#

19、160;3×10 3 Pa 以上，沉積 Ru 時(shí)電子束流約為1.2A， 沉積NiAl時(shí)電子束流約1.4A， 預(yù)熱電流約為0.14 A，基板溫度約為900 。將沉積態(tài)試樣放入真空熱處理爐，真空度為1×10 3 4×10 3 Pa，在1050熱處理2h 完成Ru/NiAlHf涂層制備。 將部分熱處理態(tài)試樣取出，分別封入石英管后置入管 式爐中，在1100 下真空擴(kuò)散處理5、50和100h， 用于研究涂層與合金基體間的互擴(kuò)散行為。另一部分 試樣

20、放入氧化鋁坩堝在1 100 下循環(huán)氧化，循環(huán)周 期包括1 h爐內(nèi)加熱和2 min爐外冷卻。使用精度達(dá) 0.1 mg的電子天平(Sartorious BS 224S)稱量循環(huán)氧化 不同時(shí)間后試樣的質(zhì)量用以記錄試樣氧化過程中涂層 質(zhì)量的變化情況。采用X射線衍射儀(XRD日本理學(xué)D/max2200PC) 對(duì)試樣表面進(jìn)行物相分析。 采用配有背散射探頭(BSE) 及能譜儀(EDS)的掃描電鏡(SEM，Camscan CS3400； FESEM，Apollo300)對(duì)試樣截面形貌和化學(xué)成

21、分進(jìn)行 分析。 2 結(jié)果與討論 2.1 Ru/NiAlHf涂層的微觀結(jié)構(gòu)及元素分析圖 1(a)所示為合金基體上沉積 Ru 層后的截面形 貌，圖 1(b) 所示為 Ru/NiAlHf 涂層的制備態(tài)截面形 貌。在圖 1(b)中，原始的 Ru 層已無法看到，在制備 涂層的過程中，真空室的高溫已經(jīng)使 Ru 層分別與 NiAlHf層和合金基體發(fā)生元素?cái)U(kuò)散。Ru與NiAlHf涂 層間沒有明顯界限，這是因?yàn)镹iAl與RuAl均為相 結(jié)構(gòu)，R

22、u在NiAl中無限固溶15  。Ru向涂層內(nèi)擴(kuò)散的 同時(shí)也進(jìn)入合金基體，在界面處富集。在涂層下方約 6 m區(qū)域出現(xiàn)沿涂層方向縫隙，這可能是Ru元素沿 柱狀晶晶界向內(nèi)擴(kuò)散造成的?？傮w來看涂層制備致密 結(jié)合良好。 2.2 涂層/合金界面高溫互擴(kuò)散行為圖2所示為1 100熱處理5h后涂層截面低倍和 高倍BSE形貌。從圖2可以看到，元素間發(fā)生了明顯1340 中國有色金屬學(xué)報(bào) 2013 年5 月 圖1 EB­PVD制備所得Ru層和Ru/NiAlHf涂層沉積態(tài)的 截面

23、形貌 Fig. 1 Cross­sectional images of Ru film(a) and as­deposited Ru/NiAlHf coatings(b)deposited by EB­PVD 的互擴(kuò)散。 在涂層與基體界面下方形成一層厚約3m 的富Ru層，其中有不連續(xù)的顆粒狀析出物出現(xiàn)，其化 學(xué)成分如表 2 所列。該析出物主要元素 Ru、Al、Ta 摩爾比約為2

24、:1:1。TRYON 等7  采用EB­PVD制備Ru 鎳基單晶高溫合金擴(kuò)散偶，研究發(fā)現(xiàn)其經(jīng)過高溫?cái)U(kuò)散 處理， 在Ru與合金界面始終存在一種析出相Ru2AlTa， 該相的形成消耗高溫合金基體中的Ta元素， 同時(shí)對(duì)其 它難熔元素固溶度極低，可以阻擋這些難熔元素的外 擴(kuò)散。由能譜分析發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的析出相中 Ni 及合金難熔元素的含量都很低，由此推斷該相可能為 Ru2AlTa相。圖 3所示為熱處理 5 h 后各元素沿涂層 厚度方向的分布曲線。由圖 3可以看出，涂層與合

25、金 基體之間各元素發(fā)生了一定程度的擴(kuò)散，Ni 和 Al 元 素含量(摩爾分?jǐn)?shù))在涂層/基體界面處顯示出陡然的變 化，在界面處形成一定寬度的Ni(Ru)Al層，并且在涂 層中未檢測(cè)到Ta、W、Re等基體元素，這說明Ru的 加入有效抑制了涂層與基體間元素的互擴(kuò)散。 Ni(Ru)Al層的形成改變了Al在NiAlHf涂層中的擴(kuò)散圖2 1100條件下真空熱處理5 h后涂層BSE截面形貌 Fig. 2 BSE images of cross­section of

26、60;Ru/NiAlHf coated N5 alloy annealed at 1 100  for 5 h: (a) Low magnification (b) High magnification 表2 圖2中界面下方不連續(xù)析出相化學(xué)成分 Table 2 Chemical composition of discontinuous p

27、recipitates under interface shown in Fig. 2(b)(mole fraction,%) Al Cr Co Ni Ru Ta 27.79 2.28  5.77 47.1 17.05 機(jī)制。Al 在 NiAl 中的擴(kuò)散屬于間隙擴(kuò)散和空位擴(kuò)散 復(fù)合的復(fù)合體機(jī)制擴(kuò)散；在 RuAl 中的擴(kuò)散機(jī)制屬于 空位擴(kuò)散機(jī)制161

28、7  ，與間隙擴(kuò)散相比，空位擴(kuò)散所需 的能量要高的多，因此空位機(jī)制的擴(kuò)散速率遠(yuǎn)低于間 隙擴(kuò)撒， 導(dǎo)致Ru在RuAl中擴(kuò)散速率很低。 在RuNiAl 中，Ru的含量越高，Al的擴(kuò)散速率越低18  。圖4所示為1 100 真空條件下擴(kuò)散熱處理100h 后涂層表面的 XRD 譜。由圖 4 可以看到，涂層仍以 ­NiAl為主，產(chǎn)生少量­Ni3Al，這說明Al已經(jīng)發(fā)生 較嚴(yán)重的內(nèi)擴(kuò)散。圖5 所示為擴(kuò)散處理100 h 后涂層 的

29、截面形貌，可以看到在涂層界面處的 Ru2AlTa 相已 經(jīng)消失，在互擴(kuò)散區(qū)下方出現(xiàn)了少量針狀TCP，其化第 23 卷第 5 期 趙 青，等：Ru/NiAlHf 涂層在單晶高溫合金界面的互擴(kuò)散及循環(huán)氧化行為 1341 圖3 在1 100 熱擴(kuò)散5 h后各元素沿涂層厚度方向的分 布Fig. 3 Elemental distributions curves through thickness direc

30、tion of coatings annealed at 1100for 5h 圖4 Ru/NiAlHf涂層制備態(tài)及1 100 下熱擴(kuò)散100 h后 XRD譜 Fig. 4 XRD patterns of Ru/NiAlHf coatings as­deposited and annealed for 100h at 1100學(xué)

31、成分如表 3 所列。有研究報(bào)道，含 Re 第二代鎳基 單晶高溫合金經(jīng)過高溫處理后析出的TCP相中W、Re 含量很高，這種TCP相為P相結(jié)構(gòu)4, 19  。由表3給出 的TCP相成分分析可知，Re 和W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)42% 和 23%以上，這種析出相在化學(xué)成分上符合 P 相富 Re、W 的事實(shí)。TCP 相的形成是由于涂層中的 Al 元 素向內(nèi)擴(kuò)散， 基體中的Ni元素向外擴(kuò)散， 導(dǎo)致合金/ 組織失穩(wěn)，合金中添加

32、的許多難熔元素析出。這不僅 消耗大量固溶強(qiáng)化元素而且 TCP 相作為脆性相往往 是裂紋產(chǎn)生和裂紋快速擴(kuò)展的通道，會(huì)嚴(yán)重影響單晶 高溫合金的持久壽命、塑性和韌性 2021 。TCP 相通常以形態(tài)、分布和數(shù)量3種方式影響力學(xué)性能22  ，少量 的TCP相對(duì)合金基體性能的影響不是很大。 擴(kuò)散初期 Ru進(jìn)入合金基體形成Ru2AlTa相， 抑制基體元素的外 擴(kuò)散， 但由于Ru在相中的擴(kuò)散速率遠(yuǎn)大于、 相23  ， 經(jīng)過100h 的熱處理Ru進(jìn)入涂層內(nèi)部并固溶于相， 導(dǎo)致Ru2AlTa相

33、溶解，Ni(Ru)Al過渡層消失。涂層中 Ru含量降低，對(duì)元素間互擴(kuò)散的抑制作用降低。這說 明Ru不能完全阻擴(kuò)散，只能減緩Al的內(nèi)擴(kuò)散及基體 元素的外擴(kuò)散。圖5 Ru/NiAlHf涂層在1100下真空擴(kuò)散處理100h后的 BSE截面形貌 Fig. 5 BSE image of cross­section of Ru/NiAlHf coated N5 alloy annealed at 1100for 100

34、h 表3 針狀TCP相化學(xué)成分 Table 3 Chemical composition of TCP phase in Fig. 6 (mass fraction,%) Al Cr Co Ni W Re 1.2 8.4 3.38 21.32 23.17 42.53 2.3 涂層在1100下的循環(huán)氧化動(dòng)力學(xué)圖6所示為R

35、u/NiAlHf涂層與單一NiAl涂層涂覆 試樣1 100 循環(huán)氧化的氧化動(dòng)力學(xué)曲線。由圖6可 見，在氧化開始的最初20h 內(nèi)，涂層質(zhì)量迅速增加， Ru/NiAlHf涂層試樣的氧化速率高于單一NiAl涂層試 樣的。這是因?yàn)?#160;Ru/NiAlHf涂層試樣可以快速形成完 整的氧化膜，隨后其質(zhì)量增加趨勢(shì)趨于穩(wěn)定，而NiAl 涂層表面因未形成連續(xù)致密的氧化膜，其涂層質(zhì)量不 斷增加。經(jīng)過80h循環(huán)氧化后，NiAl涂層質(zhì)量突然下 降，說明涂層表面出現(xiàn)顯著的剝落現(xiàn)象；隨后的循環(huán) 氧化過程中涂層質(zhì)量持續(xù)減少，這是涂層在不斷發(fā)生 剝落的結(jié)果。循環(huán)氧化結(jié)束

36、時(shí)，NiAl涂層的質(zhì)量變化為 0.42 mg/cm 2 。而對(duì) Ru/NiAlHf 涂層，經(jīng)過初始的 20h 之后，涂層質(zhì)量緩慢增長并趨于穩(wěn)定，自始至終1342 中國有色金屬學(xué)報(bào) 2013 年5 月 圖6 Ru/NiAlHf涂層在1100下的循環(huán)氧化動(dòng)力學(xué)曲線 Fig. 6 Cyclic oxidation kinetics of Ru/NiAlHf coatings 

37、;during cyclic oxidation at 1100沒有出現(xiàn)明顯剝落的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與單一的 NiAl 涂層相比，Ru/NiAlHf涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的抗循環(huán) 氧化性能和抗剝落性能。圖7所示為涂層在1 100 循環(huán)氧化150 h后的 XRD 譜。研究發(fā)現(xiàn)，單一 NiAl 涂層長時(shí)間循環(huán)氧化 后在試樣表面會(huì)檢測(cè)到尖晶石相，尖晶石相的形成與 Al 元素的消耗有關(guān)。Ru/NiAlHf涂層經(jīng)過 150 h 長時(shí)

38、 間的氧化后涂層表面除形成 ­Al2O3 外，還出現(xiàn)了 ­Ni3Al的衍射峰， 未檢測(cè)到尖晶石相的衍射峰。這是 因?yàn)樵赗u/NiAlHf涂層中，RuNiAl 的引入一定程度上 抑制了Al元素向基體合金中擴(kuò)散， 一方面提供充足的 Al元素來形成表面的氧化膜，另一方面也減緩了涂層 由­NiAl相向­Ni3Al相的轉(zhuǎn)變。圖 7 Ru/NiAlHf 涂層在 1 100 循環(huán)氧化 150 h 后表面 XRD譜

39、0;Fig. 7 XRD pattern of Ru/NiAlHf coating after 150 h cyclic oxidation in air at 1100圖 8 所示為經(jīng)過 150 h 循環(huán)氧化后的表面形貌。 由圖 8可以看到，經(jīng)過 150 h 循環(huán)氧化后涂層表面開 始出現(xiàn)局部剝落， 而單一NiAl涂層涂覆的試樣在循環(huán) 氧化 80&

40、#160;h 后就會(huì)出現(xiàn)大量氧化膜剝落的現(xiàn)象。 Ru/NiAlHf 涂層的氧化膜化學(xué)成分如表 4 所列，氧化 膜成分主要為Al2O3，另外還含有極少量的Cr 和Ni。 由于擴(kuò)散作用，通常涂層的氧化膜處都或多或少有一 些基體元素，但是過量基體元素如 W、Mo、Cr 等向 涂層的氧化膜處擴(kuò)散，會(huì)形成揮發(fā)性氧化物，從而在 粘結(jié)層和 TGO 之間形成孔洞，使得氧化膜易于剝落 失效。本實(shí)驗(yàn)氧化膜中含有極少量基體元素，說明在 Ru/NiAlHf涂層中，由于金屬元素Ru的引入，抑制了涂層與基體間元素

41、間的擴(kuò)散，經(jīng)過 150 h 的循環(huán)氧化 處理，只有很少量的基體元素?cái)U(kuò)散到氧化膜處。圖8 Ru/NiAlHf涂層在1 100循環(huán)氧化150h后的表面形 貌Fig. 8 Surface morphologies of Ru/NiAlHf coating after 150 h cyclic oxidation in air at 1 100 : (a) Seco

42、ndary electron image(b)Backscatteringelectron image 表4 Ru/NiAlHf涂層在1 100 循環(huán)氧化150 h后氧化膜 的化學(xué)成分 Table 4 Chemical compositions of TGO after 150 h cyclic oxidation in air at 1100(mole f

43、raction,%) Al Cr Co Ni O 36.82 0.59  3.52 58.07第 23 卷第 5 期 趙 青，等：Ru/NiAlHf 涂層在單晶高溫合金界面的互擴(kuò)散及循環(huán)氧化行為 1343 圖9所示為Ru/NiAlHf涂層在1 100 循環(huán)氧化 100h 后的截面形貌。由圖9可見，最外層灰白色區(qū)域 為電鍍 Ni 層；經(jīng)過 100 h

44、 的循環(huán)氧化后，Ru/NiAlHf 涂層表面形成了厚 46 m 的氧化膜，氧化膜與金屬 粘接層間結(jié)合緊密，未出現(xiàn)孔洞等缺陷。有研究發(fā)現(xiàn)， Hf摻雜的NiAl涂層表面晶粒細(xì)化致密；Hf能夠抑制 S 在氧化膜晶界的偏聚，阻止微孔在氧化膜底部的長 大， 從而顯著提高了氧化膜與基體的結(jié)合力12  。 同時(shí)， 在涂層內(nèi)部出現(xiàn)了 相區(qū)，這是由于氧化膜的形成持 續(xù)消耗涂層中的 Al元素，同時(shí) Al 元素向基體中擴(kuò)散 導(dǎo)致涂層中 Al 元素的減少，由&

45、#160; 向 相轉(zhuǎn)變。經(jīng)過 100 h 高溫氧化后，基體中僅觀察到極少量TCP相， 而且沒有發(fā)現(xiàn) SRZ區(qū)，這說明 Ru 有效抑制了涂層與 基體元素間的互擴(kuò)散及SRZ形成。圖9 Ru/NiAlHf涂層在1 100 循環(huán)氧化100 h后BSE截 面形貌 Fig. 9 BSE imageof cross­section of Ru/NiAlHf coating after

46、0;100 h cyclic oxidation in air at 1100 3 結(jié)論 1) 采用EB­PVD方法制備的Ru/NiAlHf涂層經(jīng)過 1 100 真空條件下擴(kuò)散處理5h，在涂層與基體界面 處形成 Ni(Ru)Al 擴(kuò)散層，降低了 Al 元素的內(nèi)擴(kuò)散速 率，界面基體一側(cè)生成不連續(xù)的 Ru2AlTa 相，該相可 抑制Ni及其他基體難熔元素的外擴(kuò)散。經(jīng)100h 擴(kuò)散

47、處理后，基體中只形成少量TCP相，未形成SRZ，說 明Ru層有效抑制了界面元素互擴(kuò)散， 有效抑制了SRZ 形成。2) NiAl涂層經(jīng)過1 100循環(huán)氧化約80h后發(fā)生 了顯著剝落，Ru/NiAlHf涂層經(jīng)過循環(huán)氧化150h后，氧化膜沒有發(fā)生明顯剝落。合金基體中未形成SRZ， 這是由于RuNiAl涂層抑制了涂層中Al內(nèi)擴(kuò)散以及基 體中Ni和其它基體難熔元素外擴(kuò)散， 促使涂層形成了 單一的­Al2O3，并抑制涂層發(fā)生相轉(zhuǎn)變，最終使得涂 層呈現(xiàn)良好的抗氧化能力。 REFERENCES 1 PETERS M, L

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