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高温防护涂层研究进展 2

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2.1.2 改进型铝化物涂层
在简单渗铝涂层中加入少量Si,Cr,Pt 等元素,可以明显改善涂层的性能。改进型铝化物涂层主要有以下几种:
(1)Cr改性铝化物涂层
在涂层中加入Cr 可以显着提高涂层的抗热腐蚀性能,减缓因涂层和基材互扩散引起的退化。涂层的制备可以采用一步法和两步法。由于Al 和Cr的卤化物的热稳定性相差巨大,通过纯金属粉末包埋渗的方法实现Al 和Cr 共渗很难,所以早期通常采用两步法制备铬改性铝化物涂层,即预先沉积铬层于金属基体上,可以用包埋、料浆及电镀等方法,然后包埋热扩散渗铝。通过使用Cr-Al 二元合金,使得相对较高Al 的卤化物的蒸气压得以降低,实现了镍基合金上的Al 和Cr 共渗。涂层以NiAl 相为主,Cr固溶于NiAl相中,或以α-Cr 相析出。

(2)Si改性铝化物涂层
在涂层中加入适量的Si 能减缓因涂层和基材互扩散引起的退化,亦可改善其抗热腐蚀性能,而且相对于Al-Cr 共渗具有更好的抗高温氧化性能,但Si 的含量不宜过高,因为高温下Si 与Ni 会形成有害的低熔点相而使涂层变脆,氧化过程中容易剥落。制备Al-Si涂层的最常用方法是料浆法。涂层以β-NiAl相为主,Si以富Si的第二相颗粒分布于涂层中。

(3)Pt改性铝化物涂层
在改进型铝化物涂层中,Pt-Al 涂层的改性效果最明显。Pt提高了α-Al2O3膜的抗剥落和自愈能力,增加了铝化物涂层的组织稳定性,降低了涂层与基体之间的互扩散。Pt-Al 涂层的制备通常采用两步法,首先在合金基体上电镀一层Pt,然后退火处理,退火后进行粉末包埋渗铝。涂层通常为双层结构,外层为PtAl2和NiAl 的双相结构或富Pt 的(Pt,Ni)Al单相层,内层为NiAl的单相层。

上述改进铝化物涂层已在燃气轮机的热端部件等上得到了广泛应用。

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