摘要
镍基高温合金表面涂覆铝化物涂层可以延长使用寿命，由于单一铝化物涂层与高温合金基体之间存在元素互扩散作用，在高温氧化过程中容易发生氧化膜剥落现象，导致涂层退化并失效;而加入改性元素能显著提高铝化物涂层的高温抗氧化及耐腐蚀性能。相图对高温合金防护涂层的成分设计起着重要指导作用，因此获取相关Ni-Al-Dy三元系相平衡信息尤为重要。本文使用粉末包埋渗的方法,制备了Dy改性铝化物涂层，并重点研究了渗铝时间和退火时间对涂层质量的影响，优化了粉末包埋渗铝工艺参数。对简单铝化物涂层及改性铝化物涂层进行1150℃循环氧化对比实验，并探究了Dy2O3的添加量对高温抗氧化性能的影响。另外本研究利用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)等测试方法研究了Ni-Al-Dy三元系1150℃等温截面和Al≥30at.％液相面投影。具体研究结论如下: (1)在Ni-Al-Dy三元系1150℃等温截面中，实验测定了12个三相区，推测出6个三相区，测定出Al在Dy2Ni17、DyNi5、Dy2Ni7和DyNi3的固溶度分别为1.00at.％、33.75at.％、10.55at.％和12.04at.％;Al≥30at.％液相面投影共包含18个初生相区和25个零变平衡点; (2)采用的渗剂成分为30wt.％Al粉、2wt.％NH4Cl粉、余量Al2O3粉，采用渗铝工艺为900℃渗铝2h+1000℃真空退火2h，由此工艺得到的涂层由外层、中间层和互扩散层组成; (3)简单铝化物涂层与Dy改性铝化物涂层经过1150℃循环氧化150h后，简单铝化物涂层的互扩散区消失，涂层由原先的β-NiAl相退化为Ni3Al相，并且表面氧化膜剥落面积较大。涂层中Dy的添加能增强表面氧化膜粘附性，减少表面氧化膜起皱与开裂，通过抑制涂层内Al元素向外扩散，延缓了β-NiAl向Ni3Al的转变，从而改善涂层的高温抗氧化性能。涂层的高温抗氧化性能与Dy2O3添加量呈抛物线规律，添加Dy2O3含量为3.0wt.％的渗铝涂层抗氧化性能最好。
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