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在316L不锈钢表面制备的α-Al2O3涂层能起到良好的阻氚渗透作用,能否在低温下制备出高含量的α-Al2O3是其最终用作聚变堆包层防氚渗透涂层的关键。为此,本课题先在316L不锈钢表面通过双层辉光等离子渗金属技术制备Al-Y-Si三元共渗铝化物涂层,然后,利用等离子氧化法制备氧化铝涂层。此外,为了提高Al2O3涂层的综合性能,本文探索了用双辉等离子渗金属技术和等离子氧化法在316L不锈钢表面制备Al2O3-Si O2复合涂层的工艺。利用正交试验优化了涂层制备的工艺参数,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)、划痕仪、电化学工作站、热震试验等对涂层的组织结构和相关性能进行了表征,分析了靶材中稀土Y添加量对铝涂层的制备、等离子氧化以及涂层性能的影响。主要得出如下结论:在580℃成功制备了Al-Y-Si共渗涂层。涂层均匀致密,涂层中Al、Fe等元素呈梯度分布,从涂层表面到内部的物相依次为Fe Al3、Fe Al、Fe3Al,涂层与基体间形成冶金结,Y和Si元素均匀分布在涂层中。用Y含量为10%的合金靶材制得的涂层结合力最大,达到69.2 N,其耐蚀性能也得到明显提高,涂层抗热震性能优异。在580℃条件下,Al-Y-Si共渗涂层经过等离子氧化后制得Al2O3涂层。涂层中存在的物相主要为α-Al2O3、θ-Al2O3、γ-Al2O3以及α-Fe2O3相。用Y含量为10%的合金靶材制备的氧化铝涂层中α-Al2O3相的相对含量达65%,与相同条件下纯铝靶材制备的涂层相比,α-Al2O3相的相对含量增加了10%。涂层与基体间形成冶金结合,在不同Y含量的靶材中,Y含量为10%的合金靶材制备的氧化铝涂层和基体间结合力最大,达70.5 N,其耐腐蚀性能和抗热震性能也最佳。利用双辉等离子渗的方法依次在316L不锈钢基体上制备铝和硅复合涂层,再经过等离子氧化制备Al2O3-Si O2复合涂层。涂层中主要含有方石英(Si O2)相和较少的α-Al2O3与γ-Al2O3相。通过对不同温度制备的涂层分析,结果表明500℃下制备的涂层连续致密,界面没有孔洞和裂纹等缺陷,涂层与基体结合良好,其结合力为66.8 N,涂层的耐腐蚀性和抗热震性能也最佳。