纳米AlO改性β-NiAl涂层的高温氧化行为

作     者：谭晓晓 武子雯 孙丹 

作者机构：上海工程技术大学工程训练中心 上海工程技术大学材料科学与工程学院 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51501109) 

主　　题：铝化物涂层 复合电镀 退火 互扩散 氧化 纳米颗粒 

摘      要：目的 提高铝化物涂层的高温氧化性能。方法 通过先在基体上电沉积Ni-Al2O3复合镀层和Ni镀层然后低温渗铝制备了纳米Al2O3颗粒改性和未改性的δ-Ni2Al3涂层体系。将以上涂层体系在1000℃真空退火10min，得到纳米Al2O3颗粒改性和未改性的β-NiAl涂层体系。将β-NiAl涂层体系在1000℃进行恒温氧化试验，并通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）/能谱分析仪（EDS）分析观察铝化物涂层的结构和组织形貌在高温下的变化情况。结果 将Al2O3改性和未改性β-NiAl涂层在1000℃恒温氧化20h，氧化动力学曲线表明，添加纳米Al2O3颗粒后，涂层的氧化增重有所降低。氧化20h后，两种涂层表面的氧化膜均为α-Al2O3。在XRD探测到的范围内，Al2O3改性β-NiAl涂层退化成了富镍的β-NiAl和γ′-Ni3Al相。而未改性涂层均退化成了γ′-Ni3Al相。从Al2O3改性涂层氧化后的截面形貌可以看到，涂层表面氧化膜致密，和基体结合良好，氧化膜/涂层基体界面和涂层内部存在一些小尺寸空洞。而未改性涂层氧化后表面发生了明显的剥落，其氧化膜未剥落区域的界面处存在尺寸超过5 μm的空洞。结论 纳米Al2O3颗粒的添加可以降低β-NiAl涂层的氧化增重，减小氧化膜/涂层集体界面处的空洞尺寸，进而提高表面热生长氧化膜的粘附性能，导致相同氧化条件下Al2O3颗粒改性涂层的退化程度较轻。