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高温防护涂层已经广泛应用在各种航空发动机、燃气轮机的叶片材料上,温度的提高和水蒸气含量的增加促进合金防护涂层快速氧化,粘结性能的降低严重影响了涂层的使用。为了提升叶片在复杂含水气氛下的高温使用寿命,本文利用等离子喷涂技术在NiCoCrAlY涂层上沉积了低Ti的A1Ti改性层,利用不连续增重的方法对NiCoCrAlY/AlTi试样在1050℃空气、Ar+20%水蒸气和空气+20%水蒸气三种气氛中实施1050℃×600h的抗高温氧化试验,对试样的氧化动力学、表面和截面形貌、表面氧化物与涂层的物相种类分布及各元素的扩散进行了分析研究。绘出NiCoCrAlY/AlTi涂层样品分别在空气、空气+20%水蒸气及Ar+20%水蒸气中高温1050℃环境条件下的氧化动力学,在Origin中对氧化动力学利用指数函数进行了曲线拟合。涂层在空气中抗氧化性能较差,而试样在空气+20%水蒸气及Ar+20%水蒸气中涂层抗氧化性能较好,其中涂层在Ar+20%水蒸气中的抗氧化性及稳定性最好。观察240h内NiCoCrAlY/AlTi涂层1050℃高温氧化后的表面形貌发现,涂层试样在空气表面氧化物的转变为：脊状α-Al2O3及少量颗粒状或簇状Ti02→脊状α-Al2O3(TiO2脱落)→等轴状α-Al2O3；涂层试样在空气+20%水蒸气表面氧化物的转变为：脊状α-Al2O3及片状的θ-Al2O3→脊状α-Al2O3→等轴状α-Al2O3；涂层试样在Ar+20%水蒸气表面氧化物的转变为：脊状a-Al2O3及片状的θ-A1203→脊状α-Al2O3及细针状θ-A1203→等轴状α-Al2O3。其截面形貌显示,由于NiCoCrAlY中的Ni、Co、Cr元素与改性层中的Al元素之间发生剧烈的互扩散,导致改性层与NiCoCrAlY都出现较多的孔隙,改性层外侧主要包含富铝的口-NiAl、Al13Co4及第二相σ-Cr。改性层与NiCoCrAlY之间也都形成了一层致密的富铝口-NiAl相稳定区,并随着氧化时间的推进此中间层逐渐增厚,在空气、空气+20%水蒸气与Ar+20%水蒸气中经过240h氧化时间后,试样的中间层厚度分别为110μm,90μm,80μm。在空气中由于NiCOCrAlY/AlTi试样的氧化铝膜含有少量TiO2,氧化膜的致密性差,使得氧化膜因内应力大而率先造成氧化膜内部裂纹,直至裂纹扩展氧化膜周围处,致使涉及范围内的氧化膜发生过早脱落而失效。试样在Ar+20%水蒸气中氧化形成的氧化膜只有A1203,氧化膜强度较高,随着氧化的推进,在改性层／氧化膜界面上,内应力导致的凸界面横向裂纹与扩散造成的凹界面孔隙并进而发生扩展,当裂纹与孔隙在氧化膜内和界面扩展连通,便会导致表面氧化膜开裂和失效。而试样在空气+20%水蒸气中的氧化膜脱落机制,以上两种机制均存在。