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一种NiCrAlSiY涂层对Ti65钛合金板材循环氧化和室温力学性能的影响

605 编辑：中冶有色网来源：冯叶,陈志勇,姜肃猛,宫骏,单以银,刘建荣,王清江

2024-04-17 10:03:12

钛合金的比强度高、综合力学性能和抗蚀性能优异，在航空航天领域得到了广泛的应用高温钛合金是先进航空发动机的重要高温结构材料，其最高使用温度为600℃[1~4] 随着临近空间飞行器和空天飞机等对轻质高温高强金属材料的需求，工况在600℃以上的高温钛合金受到了极大的关注随着使用温度的提高，钛合金表面在大气中的氧化程度加剧在高温钛合金零部件表面生成的氧化膜使塑性降低，显著影响其可靠性在钛合金基体表面涂覆涂层，是一种提高其抗氧化性能的好方法钛合金表面抗氧化涂层中的Al、Cr、Si等元素能生成致密的氧化膜，阻止氧向内部扩散[5,6] 镍基合金优异的抗氧化性、耐腐蚀性和热疲劳性能，使其作为涂层材料得到了广泛的应用 MCrAlY系合金具有良好的结合强度，是一种常用的镍基涂层[7~12] MCrAlY涂层中的Cr、Al元素与氧反应生成的Cr2O3、Al2O3氧化物，能致密地贴合整个基体而阻止氧的内扩散同时，Cr元素能降低生成Al2O3膜所需的最低Al含量[13]，使涂层发生选择性氧化而促进Al2O3的形成；Y元素能提高涂层与基体的粘合性，降低在热循环过程中涂层与基体热膨胀系数的差异而其开裂，从而保护基体[14~16] 可用于高温钛合金的MCrAlY涂层，主要有NiCrAlY和NiCoCrAlY系镍基涂层 Gong[17]等用等离子喷涂方法在纯钛表面涂覆Al/NiCrAlY复合涂层热循环后这种复合涂层表面的氧化产物主要为Al2O3，NiO和少量TiO2，氧化增重为1.51 mg/cm2且氧化膜完整致密，表明其抗氧化效果良好同时，扩散层生成的Ni2Al3提高了涂层与基体的粘合性 Lin[18]等研究了磁控溅射Zr-Y/NiCrAlY复合涂层对Ti-6Al-4V合金的热保护结果表明，表层的Zr-Y能降低热通量而内层的NiCrAlY能防止氧化和提高涂层/基体结合力，使合金的高温性能提高无论是复合涂层还是单一涂层，NiCrAlY的抗氧化效果都十分显著钛合金涂覆NiCrAlY涂层，能延长钛合金的高温使用寿命 Ti65是一种近α型高温钛合金，可用于制造先进航空发动机整体叶盘、临界空间高超声速飞行器的机身和尾翼等高温部件，其长时使用温度为650℃，短时使用温度可达700℃ 这种合金的板材，可用于制造空天飞机和高超声速飞行器的高温零件拟在预研的某种飞行器Ti65合金

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