Page 20 - 理化检验-物理分册2019年第二期

DOI : １０．１１９７３ / lh jy Ｇwl２０１９０２００２

等离子喷涂 MCrAlY 涂层的高温氧化性能

陶 翀 ,宋 丹 ２
１
( １． 宝钢股份研究院梅钢技术中心,南京 ２１００３９ ; ２． 河海大学 力学与材料学院,南京 ２１００９８ )

摘 要: 采用大气等离子喷涂( APS ) 设备制备了两种含有不同氧化物( Cr ２O ３ 和 Al ２O ３ 陶瓷成分
)
的 MCrAlY ( MCrAlYＧCrO 和 MCrAlYＧAlO ) 涂层, 并使用光学显微镜、 扫描电镜、 X 射线衍射仪及显
微硬度计等仪器设备, 分析了涂层的微观形貌、 物相组成及硬度, 并对两种涂层进行了高温氧化试验.
结果表明: 大气等离子喷涂得到的两种 MCrAlY 涂层中含有 Cr ２O ３ Ni ３Al , Al ２O ３ 和部分非晶相, 其结
,
构为平行于涂层与基体结合面的层状结构, 涂层中含有半熔化颗粒、 微裂纹及灰黑色氧化物; 在高温
氧化试验中, MCrAlYＧCrO 涂层与 MCrAlYＧAlO 涂层均表现出较好的耐高温氧化性能, 这是因为在高
温状态下涂层表面分别生成了铬和铝的氧化产物, 对涂层起到了保护作用.
关键词: 大气等离子喷涂( APS ); MCrAlY 涂层;高温氧化性能
中图分类号: TQ１７４．４４２ 文献标志码: A 文章编号: １００１Ｇ４０１２ ( ２０１９ ) ０２Ｇ００７９Ｇ０５

Hi g hTem p eratureOxidationPro p ertiesofPlasmaS p ra y edMCrAlYCoatin g s

,
TAOChon g SONGDan ２
１
( １．BaosteelResearchInstituteMeishanTechnicalCenter , Nan j in g２１００３９ , China ;
２．Colle g eofMechanicsandMaterials , HohaiUniversit y , Nan j in g２１００９８ , China )

Abstract : TwoMCrAlY ( MCrAlYＧCrOandMCrAlYＧAlO ) coatin g swithdifferentoxide ( Cr ２O ３andAl ２O ３ )
ceramiccom p ositions werep re p ared b yatmos p hericp lasmas p ra y in g ( APS ) e q ui p ment , andthe microsco p ic
mor p holo gy , p hasecom p ositionsand hardnessofthecoatin g s wereanal y zed b yo p tical microsco p e , scannin g
electronmicrosco p e , XＧra ydiffractometerand microhardnesstester．Thehi g htem p eratureoxidationtests were
carriedoutonthetwocoatin g s．TheresultsshowthatthetwoMCrAlYcoatin g s p re p aredb yAPScontainedCr ２O ３ ,
Ni ３Al , Al ２O ３andsomeamor p hous p hases．Thestructureofthetwocoatin g swasala y eredstructure p aralleltothe
bondin gsurfaceofthecoatin gandthesubstrate．Thereweresemimeltedp articles , microcracksandg re yoxidesin
thecoatin g s．Durin gthehi g htem p eratureoxidationtest , both MCrAlYＧCrO coatin gand MCrAlYＧAlO coatin g
showedg oodhi g htem p eratureoxidationresistance , becausetheoxidationp roductsofchromium andaluminum
whichcouldp rotectthecoatin g s , wereformedonthesurfaceofthecoatin g sathi g htem p erature．
Ke y words : atmos p heric p lasmas p ra y in g ( APS ); MCrAlYcoatin g ; hi g htem p eratureoxidationp ro p ert y

等离子喷涂自 ２０ 世纪 ８０ 年代被发明以来, 一 的大气等离子喷涂具有喷涂温度高、 能够喷涂高熔
直是众多专家学者重点研究的一类热喷涂技术, 也 点氧化物陶瓷、 涂层与基体的结合强度高、 涂层显微
由此衍生出众多的等离子喷涂技术.依据喷涂介质 硬度高、 喷涂设备结构简单等诸多优点.目前, 大气
的不同, 可将等离子电弧喷涂细分为以下几类: 大气 等离子喷涂技术已成为制备高温抗氧化、 抗腐蚀涂
等离 子 喷 涂 ( APS )、 保 护 气 体 等 离 子 电 弧 喷 涂 层材料的主要手段之一 [ ５Ｇ８ ] .
( PGPS )、 真空等离子电弧喷涂( VPS ) 等 [ １Ｇ４ ] .其中 等离子喷涂 MCrAlY 涂层作为一种典型的热
障涂层( TBC ), 已经成功应用于汽轮机叶片、 飞机发
动机等重要工业设备部件的表面.作为热障涂层,
收稿日期: ２０１８Ｇ０４Ｇ２６
基金项目: 国家自然科学基金青年项目( ５１３０８１１１ ) 其必须具有较低的热导率、 抗热震性能及高温耐氧
作者简介: 陶 翀( １９８１－ ), 男, 工程师, 博士, 主要从事材料表面
化性能.随着工业技术的不断发展, 传统 MCrAlY
技术研究, ８１３０２３＠baosteel．com
７ ９