摘 要
航空发动机工业的持续提升对其叶片等热端部件的使用温度提出更高的要求，为了提升叶片工况温度和使用寿命，本文采用电弧离子镀沉积方式在航空发动机叶片用合金 K465 上涂镀 NiCrAlY 涂层，依据 GB/T13303-9《钢的抗氧化性能测定方法》及HB5258-2000《钢及高温合金抗氧化性能测定试验方法》标准，根据 K465 合金的实际工况温度，使用静态不连续增重法对 NiCrAlY 涂层与基体合金试样实施 1100℃×200h恒温抗氧化实验。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X 射线衍射仪(XRD)等分析测试手段，对试样的高温氧化动力学、抗氧化性能、表面/截面形貌、氧化物相组成及各元素的扩散规律进行分析，为 NiCrAlY 涂层在 K465 叶片上的应用的提供理论储备和技术支持。
K465 合金表面沉积的 NiCrAlY 涂层经过真空扩散后连续均匀致密地分布，且在涂层与基体合金之间出现了一层扩散层，使涂层和基体合金以冶金结合方式连接，涂层和扩散层均为ρ-NiAl 和γ'-Ni3Al 两相共存。试验结果表明：沉积 NiCrAlY 涂层试样在 1100℃条件下属于完全抗氧化级别，对基体合金有非常良好且有效的保护功能，氧化动力学曲线符合抛物线规律，高温氧化增重缓慢。氧化初期主要生成α-Al2O3和θ-Al2O3，随后存在的θ-Al2O3转化成α-Al2O3，由于α-Al2O3更加致密，缺陷更少，因此形成的氧化膜非常完整而致密，拥有非常良好的防氧化作用。涂层及扩散层中的 Al 元素由于扩散消耗发生ρ-NiAl→γ'-Ni3Al→ γ -Ni 的退化转变，涂层发生一定程度的退化，但涂层仍具有非常有效的抗氧化作用。
K465 合金在 1100℃下属于抗氧化级别，氧化初期选择氧化能力较强 Al、Cr 元素在试样表面形成 Al2O3和 Cr2O3组成的氧化膜，对试样起保护作用，在氧化中期时 TiO2和 NiCr2O4增多，由于其与 Al2O3和 Cr2O3热膨胀系数等物理性能不同，会破坏氧化膜的完整性，降低氧化膜的粘附性和致密性，导致氧化膜大量的萌生裂纹与剥落，抗高温氧化能力降低，在氧化后期剥落区上再次形成氧化膜，新形成的氧化膜不具备良好的结合力，再次出现剥落；并且在氧化过程中基体合金试样中有益元素的流失，在合金表面形成许多缺陷，为 O2-提供了的扩散通道，试样均出现不同程度的内氧化现象，氧化膜特别疏松甚至出现空洞。因此 k465 合金在 1100℃下不具备长期使用的能力。
关键字：K465 镍基高温合金；NiCrAlY 涂层；高温氧化
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