摘 要：本文采用大气等离子喷涂和激光熔覆在 GH99 高温合金表面分别制备两种MCrAlY(Ta)(M=Ni,Co)涂层。在分析 GH99 合金及四种 MCrAlY(Ta)涂层的组织结构基础上，研究了其在 900~1100oC 空气中的高温氧化行为，采用 SEM和 XRD 对氧化前后试样的形貌和结构进行分析，初步阐明了其高温氧化机理。
试验表明，等离子喷涂制备的两种 MCrAlY(Ta)涂层与基体之间以机械咬合为主，涂层颗粒呈片状，缺陷较多，其中 CoNiCrAlY 涂层中存在富 Al 的 β-NiAl 相，而 NiCoCrAlYTa 涂层中不存在 β 相，但存在偏聚的 Ta 相；激光熔覆制备的两种 MCrAlY(Ta)涂层仅存在单一的 γ 相，晶粒定向生长且呈树枝状垂直表面，内部缺陷极少，界面冶金结合。
GH99 高温合金在 900oC 和 1000oC 下满足抛物线规律，在 1100oC 下满足两段的抛物线规律。等离子喷涂及激光熔覆涂层在 900oC~1100oC 下基本满足抛物线规律。在相同温度条件下，同种工艺制备的 CoNiCrAlY 涂层比NiCoCrAlYTa 涂层氧化速率低。除在 1100oC 下激光熔覆 CoNiCrAlY 涂层比等离子 CoNiCrAlY 涂层氧化速率常数略高，总体上激光熔覆涂层比等离子喷涂涂层抗氧化性能要好。
GH99 合金的高温氧化产物为 Cr2O3、NiCr2O4和 TiO2，表层氧化物主要为 TiO2；次外氧化层主要为 Cr2O3及 NiCr2O4，内部存在大量的内氧化物Al2O3。1100oC 下氧化 200h 后出现 Al2O3内氧化层。
等离子喷涂 CoNiCrAlY 涂层的高温氧化产物为 Al2O3、Cr2O3和尖晶石相(Cox,Ni1–x)Cr2O4；氧化后期生成致密的 Al2O3内氧化层；氧化前期涂层中残留富 Al 的 β–NiAl 相，后期 β 相消耗较快。NiCoCrAlYTa 涂层的高温氧化产物为 Cr2O3、Al2O3、NiO、NiCr2O4和 NiTa2O6；氧化层不致密，涂层中不存在 β相，没有形成 Al2O3内氧化层，氧化层附近的涂层合金存在 Al 元素的偏聚；氧化后期生成大量尖晶石 NiCr2O4，表层氧化物中存在更多的 NiTa2O6。激光熔覆 CoNiCrAlY 涂层的高温氧化产物为 Cr2O3和尖晶石相(Nix,Co1–x)Cr2O4；氧化前期涂层内部出现富 Al 偏聚相，氧化后期生成了致密的 Al2O3内氧化保护层。激光熔覆 NiCoCrAlYTa 涂层的高温氧化产物包括 NiO、Cr2O3、NiCr2O4和 NiTa2O6；氧化前期生成的产物以 Cr2O3为主，结构不致密并出现起脊、剥落，氧化层下的涂层合金中存在 “沟壑”和球状富 Ta 析出相；氧化后期生成的表层氧化物剥落严重，涂层中存在大量内氧化物 Al2O3；没有形成 Al2O3的内氧化层。
关键词：GH99 合金；等离子喷涂；激光熔覆；MCrAlY(Ta)涂层；高温氧化
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