【摘 要】
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众所周知,Cr2O3或者Al2O3膜热生长型的金属材料具有抗高温氧化性,但是对于多数高温金属结构材料来说,由于Cr或者Al元素含量所限（量多则会影响材料的力学性能）导致保护性氧化膜难以形成。为了提高金属结构材料的抗高温氧化性,通常会加高Cr或者高Al防护涂层,比如渗Cr或者渗Al涂层、MCr Al Y涂层等等。另外,含有一定量的Cr或（和）Al的纳米晶合金也可用作高温防护涂层,其原因在于其中丰富的
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众所周知,Cr2O3或者Al2O3膜热生长型的金属材料具有抗高温氧化性,但是对于多数高温金属结构材料来说,由于Cr或者Al元素含量所限（量多则会影响材料的力学性能）导致保护性氧化膜难以形成。为了提高金属结构材料的抗高温氧化性,通常会加高Cr或者高Al防护涂层,比如渗Cr或者渗Al涂层、MCr Al Y涂层等等。另外,含有一定量的Cr或（和）Al的纳米晶合金也可用作高温防护涂层,其原因在于其中丰富的晶界可促进Cr或（和）Al向氧化前沿的有效扩散,而促使它们易于发生选择性氧化形成Cr2O3或者Al2O3膜,但是纳米晶存在热稳定性差,在高温下会发生纳米晶晶粒长大的问题。目前有关纳米晶晶粒长大动力学对抗氧化持久性影响的系统性研究还存在空白。本论文利用磁控溅射方法在镍基高温合金K403表面上沉积纳米晶Ni30Cr5Al（Y）高温防护涂层。研究了靶材与基材之间的距离、衬底偏压、沉积温度等参数对涂层结构和性能的影响。由此根据溅射的优化参数,在石英基片上制备了含Y与不含Y的Ni30Cr5Al纳米晶涂层,并开展了以下内容研究:1)Ni30Cr5Al纳米晶在真空条件下的晶粒长大行为;2)氧化对Ni30Cr5Al涂层晶粒长大的影响;3)微量Y（1.0 mass%）对纳米晶晶粒在真空和氧化的条件下热稳定性的影响。基于透射电镜（TEM）的系统研究,获得结果如下:1)Ni30Cr5Al合金在真空中以5℃/min的速率加热至1000℃的过程中,晶粒明显粗化;此后,在1000℃等温保温过程中,晶粒按照幂函数定律以更慢的速度生长。2)Ni30Cr5Al合金在加热和等温保温过程中,晶粒在空气中的生长速率比在真空中更快,说明合金的氧化促进了晶粒的生长。3)与Ni30Cr5Al相比,不管是在真空还是在氧化的条件下,Ni30Cr5Al Y晶粒生长都较慢。这说明添加Y对晶粒粗化有抑制作用。这是由于在晶界上的Y偏析和纳米级富Y颗粒的析出阻碍了晶界的生长。
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