随着航空业的迅猛发展,发动机的进口温度越来越高,工作环境越来越恶劣,涡轮叶片极易在高温环境中氧化,大大降低了叶片的使用寿命。MCrAlY涂层（M=Ni,Co或NiCo合金）是继扩散型涂层后发展起来的第二代高温防护涂层,具有良好的抗高温氧化性能,可以很好的解决涡轮叶片高温氧化失效的问题。为了进一步提高发动机的工作效率和满足高温的工作环境需求,向MCrAlY涂层中掺入Si、Ta和Hf等活性元素,可显著提高涂层的抗高温氧化性能,这方面的研究是当今国内外的一大研究热点。电弧离子镀技术是近些年以来制备MCrAlY涂层比较热门的工艺技术,相比低压等离子喷涂、磁控溅射等传统制备技术,具有绕镀性好、沉积速度快和结合力强等优点,一直备受国内外学者的广泛关注。本文采用电弧离子镀技术在镍基高温合金DZ22B表面分别制备NiCrAlY、Ni CrAl YSi、NiCoCrAlYTa和NiCoCrAlYHfSi涂层,对涂层进行真空热处理后,将试样分别在1050℃、1100℃和1150℃的温度下进行恒温氧化200 h的抗高温氧化实验。通过SEM、XRD和EDS等检测手段,对涂层热处理前后、氧化过程中的形貌、物相和元素扩散规律进行分析,研究涂层的抗高温氧化行为,比较不同涂层体系之间的抗高温氧化能力,实验结果表明:1、真空热处理改善了涂层的组织结构,均匀化合金成分,使涂层更加致密。热处理后,发生了β-NiAl向γ′-Ni₃Al的物相转变过程。基材和涂层发生元素互扩散,分别为W和Al等元素从基材向涂层的外扩散和Cr等元素从涂层向基材的内扩散。2、NiCrAlY涂层在氧化初期形成大量疏松结构的NiCr₂O₄,导致涂层大量剥落。氧化物层以抗高温氧化性能并不优异的Cr₂O₃起主导作用,无法阻止氧气的内渗过程,导致涂层内部被氧化,出现内氧化现象。当氧化温度达到1150℃时,涂层完全失效,基材开始被氧化。3、Ni CrAl YSi涂层在氧化初期就形成非常均匀致密的α-Al₂O₃保护层,阻止了氧气向涂层内部的扩散过程,有效的对涂层进行了保护。在1100℃氧化时,涂层表面生成了挥发性CrO₃,由于致密α-Al₂O₃对涂层的保护,涂层内部的Cr没有发生氧化反应,表现出优异的抗高温氧化性能。4、NiCoCrAlYTa涂层由于涂层中的Ta能降低Al的扩散活性,减缓涂层中Al的消耗速度,因此涂层在1100℃仍具有良好的抗高温氧化性能。在1150℃氧化时,氧化过程加速,涂层中的Al基本被消耗掉。活性元素由于含量低,起到的作用有限,无法阻止氧气的内渗,出现内氧化现象。5、Ni CoCrAlYHfSi涂层在氧化初期生成大量针状亚稳态的θ-Al₂O₃,随后转变为稳态的α-Al₂O₃,抗高温氧化性能增强,对涂层进行有效防护。涂层中的活性元素Hf和Si增强了氧化物层的粘附性,延缓涂层的剥落速度,减少Al的损耗,使涂层剥落后露出的新鲜表面仍能形成以α-Al₂O₃为主的氧化物防护层,对涂层仍具有良好的防护效果。在1150℃氧化时,Al被大量消耗,无法阻止氧气向涂层内部扩散,涂层内部被氧化。6、MCrAl Y涂层的抗高温氧化性能由涂层中的Al含量和活性元素共同决定。Al含量高,能迅速形成致密均匀的α-Al₂O₃防护层,阻止氧气的内渗,降低氧化速度。活性元素Si、Ta和Hf的掺入能降低涂层的剥落速度,降低Al的损耗速度。NiCrAlYSi涂层具有最好的抗高温氧化性能,能够用于1150℃及以下温度的涡轮叶片上。