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针对先进航空发动机工作温度不断提高的发展趋势,本文利用电镀Pt/Pt-Hf后进行高温低活度气相渗铝的方法制备了 Pt改性的单相(Ni,Pt)Al涂层,并选取活性元素Hf对涂层进行改性,以期进一步提高涂层的高温服役性能,延长发动机关键热端部件(例如叶片)的使用寿命。本文系统地研究了渗铝过程中各参数对涂层组织的影响,并利用多元线性回归方法演绎出相关参数对涂层厚度的影响公式,经过R检验、F检验、T检验等多种方法验证后,证实该经验公式能够有效基于输入工艺参数对涂层厚度进行预测,或根据需要的涂层厚度进行渗铝工艺参数设定。此外,本文研究了 Pt含量对(Ni,Pt)Al涂层高温氧化行为的影响:初始Pt镀层厚度为5 μm时,(Ni,Pt)Al涂层氧化速率最低,氧化膜粘附性最好,且循环氧化过程中涂层表面起伏最小,相对于2 μm和8 μmPt镀层样品具有最佳的抗高温氧化性能。根据实验结果和讨论分析,针对(Ni,Pt)Al涂层表面起伏提出一种新的解释观点,认为涂层在氧化过程中的相变、蠕变变形和氧化膜剥落三者之间存在相互联系和促进的关系,它们共同决定了涂层的整体抗高温氧化性能。在900 ℃ Na2SO4/NaCl(75:25,wt./wt.)混合盐中的热腐蚀测试表明:热腐蚀中同时存在氧化膜生长与氧化膜溶解两个过程,二者相互竞争,其相对速率的大小决定了涂层抗热腐蚀性能。初始镀Pt层厚度为8 μm Pt的涂层样品较高含量的Pt浓度,有效的降低了涂层内部Al活度,使得腐蚀初期生成的氧化膜较薄,从而熔盐中的S、Cl等元素很容易穿过氧化膜而对涂层进行内氧化及内硫化,同时导致氧化膜的溶解。当涂层通过1100 ℃预氧化在表面预先形成一层完整的氧化膜后,较高温度下形成的致密的氧化膜能够有效阻止熔融盐中的S、Cl等元素向内扩散,降低涂层的内氧化及内硫化速率,有效提高(Ni,Pt)Al涂层的抗热腐蚀性能。利用Pt/Hf共沉积的方法获得了 Hf颗粒均匀分布的复合镀层,经过同样高温低活度气相渗铝后,得到Hf改性(Ni,Pt)Al涂层,其中Hf元素在外层(Ni,Pt)Al中以较低浓度(<0.1 at.%)均匀分布,在(Ni,Pt)Al相和互扩散区(IDZ)之间形成连续的富Hf带,外层(Ni,Pt)Al晶界上未见富Hf颗粒析出。在1100 ℃恒温氧化及循环氧化测试结果表明,Hf元素的加入可以显著降低(Ni,Pt)Al涂层的氧化速率,同时明显降低氧化过程中涂层表面起伏程度,提高氧化膜的粘附性能。涂层底部富Hf带的存在能够有效减缓涂层中Al元素的消耗速率,阻碍基体中重金属元素向涂层外部扩散,部分起到扩散障作用。在热腐蚀过程中,由于Hf元素的加入延缓了暂态氧化铝向稳态氧化铝的转变,使得相对疏松的暂态氧化铝较长时间存在涂层表面,同时Hf元素的加入进一步降低了氧化膜的生长速率,使得S、Cl等元素能够很快穿过氧化膜进入涂层内部,加速了涂层的腐蚀;Cl元素通过与Hf元素形成挥发性的HfCl4,加速了涂层中Hf元素的消耗。因此,Hf改性的(Ni,Pt)Al涂层更适合用于条件更加苛刻的高温环境。