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Al对Nb-Ti-Si基合金表面Si-Al-Y₂O₃共渗层的影响

张平郭喜平

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00044

采用Si-Al-Y₂O₃包埋共渗工艺在Nb-Ti-Si基超高温合金表面制备Y改性的Si-Al共渗层, 分析了渗剂中Al粉含量对渗层组织和相组成的影响, 并研究了其在1250℃的抗氧化性能. 结果表明: 采用不同Al粉含量的渗剂在1050℃所制备的Si-Al-Y₂O₃共渗层均具有多层复合结构, 且渗层的内层都是由Al₃(Nb, X)(X代表Ti, Cr和Hf)和 (Cr, Al)₂(Nb, Ti)相组成; 当渗剂中Al粉含量为10%(质量分数)时, 渗层的外层以(Nb, X)Si₂相为主, 中间层以(Nb, X)₅Si₃相为主; 当渗剂中Al粉含量为15%时, 渗层中间层由 (Nb, X)₅Si₃及Al₃(Nb, X)两相组成, 而外层组成相相对于渗剂中Al粉含量为10%时的未发生变化; 当渗剂中Al粉含量为20\%时, 渗层的外层以 (Nb, X)₃Si₅Al₂相为主, (Nb, X)Si₂相弥散分布其中, 中间层则以Al₃(Nb, X)为基体相, (Nb, X)₅Si₃相弥散分布其中, 并在其上部分布较少而下部较密集. Y在渗层中的分布不均匀, 并且随着渗剂中Al粉含量的提高, 渗层各层中的Y含量均增加. Si-Al-Y₂O₃共渗层的形成是一个在合金表面先沉积Al、后沉积Si的有序过程, 其生长服从抛物线规律. 在1250℃下氧化5 h后, 渗层表面生成了致密的Al₂O₃膜.

关键词: Nb-Ti-Si基超高温合金 , Si-Al-Y₂O₃ co-deposition coating , sequential deposition , multiple layer structure , oxidation-resistant performance