搪瓷涂層改性技術及應用研究進展

杜 撰，陳 林，孟國輝，朱昌發，趙 鼎，王國強

(1.西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室，陜西 西安 710049；2.中國航天西安航空發動機有限公司，陜西 西安 710065)

0 前 言

在富氧條件(即氧含量大于21%的氣體氛圍)下，絕大多數金屬會發生富氧燃燒現象，與木材、尼龍等材料的燃燒相似的是，富氧燃燒時，其特征表現為溫度的急劇升高，產生火焰并伴隨著熱量的急劇釋放[1]。美國在航天飛機氫氧發動機(SSEM)的研制過程中開展了粒子撞擊燃燒試驗，結果表明，所有的耐熱鋼和高溫合金在氧含量為92%富氧、30 MPa 壓力和500 ℃高溫條件下均存在燃燒現象[2]，為了防止金屬出現富氧燃燒現象，并提高合金在各種腐蝕環境(如:高溫氧化、熔融鹽腐蝕、熔融金屬腐蝕、水蒸氣腐蝕和濃酸腐蝕等)下的使用性能，需在金屬表面涂覆高溫防護涂層。傳統使用的高溫防護涂層有金屬涂層和陶瓷涂層。其中，金屬涂層，如滲鋁涂層、包覆MCrAlY 涂層(M 可為Ni、Co 元素)，在高溫服役過程中會因為與基體發生互擴散作用導致一些金屬元素的富集和流失，并形成一些有害相，從而降低涂層的保護效果甚至導致涂層的失效[3]。例如，金屬涂層中的Al 含量通常高于合金基體，由于高溫下的互擴散作用，涂層中的Al 向金屬基體擴散，并在金屬基體內富集并與之反應，生成如Ti3Al、Ni3Al、TCP 的脆性相，與此同時，涂層表面Al 的流失使其不能維持表面Al2O3的生長，合金基體的元素便擴散遷移至涂層表面，影響表面氧化膜的致密性，減弱了涂層的防護性能，可能導致涂層的過早剝落[4]。……