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对航空发动机涡轮增压器叶片的失效故障分析表明,叶片上的裂纹大多是沿着垂直于叶片主应力方向的晶界产生的,而且裂纹的扩展也与垂直于叶片单向拉伸应力的晶界关系密切,因此消除这种晶界可以大大提高叶片抗裂纹生长能力。定向凝固就是基于这种设想发展起来的。但是,在高性能的航空发动机的研制中,仅靠先进的冷却技术、发展新型耐高温合金和改进涡轮叶片的制造工艺(定向、单晶),难以满足安全可靠工作所需的高温蠕变强度,抗高温氧化和热腐蚀能力。目前国内外解决这一问题的途径是在叶片表面涂覆防护涂层。有研究指出,二元的Al-Si涂层,不仅工艺简便,而且具有优良的抗腐蚀性能,甚至可与Pt2CrAl和MCrAlY多元涂层相媲美。而且,航空发动机涡轮增压器叶片的使用寿命是有限的,为了提高叶片的使用寿命,本实验利用料浆法在DZ4镍基高温合金表面“二次”制备Al-Si涂层,该方法有别于常规料浆制备法。依据GB/T13303-91《钢的氧化性能测定方法》,为了便于比较对DZ4合金和料浆渗铝硅试样进行了同炉1100℃×300h抗高温氧化性能实验。采用X射线衍射(XRD)、带能谱的扫描电镜(SEM/EDS)等分析手段,研究了试样在静态空气中的高温氧化行为。绘制了氧化动力学曲线,观察了腐蚀产物的表面和截面形貌,分析了氧化产物的结构、组织退化的过程及Al、Si等重要元素的扩散规律。实验表明:裸合金在1100℃氧化初期生成大量氧化镍,局部有针状θ-Al2O3生成,300小时后表面有不连续的脊状氧化铝,基底是裸露的NiO,同时有部分尖晶石结构Ni(A1,Cr)2O4生成。在基体与氧化膜之间经扩散形成了由β-NiAl和γ’-Ni3Al相组成的过渡带。基体内部沿晶界呈45度角,有大量针状碳化物相析出,这些碳化物会严重影响基体的力学性能。渗Al-Si涂层在1100℃氧化初期快速形成θ-Al2O3NiO、α-AL2O3。随着氧化时间的增加,有抗氧化能力相对较弱的Cr2O3,Ni(AI,Cr)2O4尖晶石生成。300小时θ-Al2O3几乎全部转变成α-Al2O3,涂层内部形成了由M5SiC组成的碳化物隔层,隔层有效地阻碍了涂层中铝的向内扩散和基体中镍的向外扩散,明显延长了涂层的寿命。此时,基体相β-NiAl约有50%发生了向γ’-Ni3Al的转变,氧化膜仍然完整连续没有发现有内氧化现象发生。