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摘要
粘结层合金的热膨胀性和抗高温氧化性与其相结构紧密相关，直接决定着热障涂层的可靠性与涡轮叶片的服役寿命。本文将热力学计算与实验研究相结合，综合分析了Ni Cr Al YSi粘结层合金的平衡相结构，非平衡条件下的显微组织、元素分布，热膨胀系数随温度的变化规律，以及1100℃等温氧化行为。结果表明，合金室温平衡相组成以FCC＿L12结构的γ′-Ni3Al为主，还有少量BCC＿B2结构的α-Cr和β-Ni Al相；当温度达到870℃以上时，合金由β-Ni Al和γ-Ni相组成。非平衡状态下，合金基体相为γ-Ni+β-Ni Al，其中γ-Ni被γ′-Ni3Al相包裹，β-Ni Al相上分布着α-Cr和γ′-Ni3Al相；元素Si主要固溶在γ′-Ni3Al相中，分布于晶界处；稀土元素Y以Ni5Y形式存在为主，亦在晶界处富集。随着温度由100℃升高至1200℃，热膨胀系数由(11.9±0.17)×10-6K-1增大到(20.5±0.13)×10-6K-1，且当温度达到900℃以上时热膨胀系数增幅显著。1100℃等温氧化样品氧化膜的连续性和致密性较差，且与贫铝层之间存在明显间隙；当等温氧化时间由20h增加至100h，氧化膜厚度由(1.70±0.072)μm增大到(3.28±0.275)μm，贫铝层厚度由(7.48±0.606)μm增大到(10.67±2.654)μm；平均单位面积氧化增重由0.608g·m-2逐渐增加到3.623g·m-2，平均氧化速率先由0.030g·m-2·h-1减小到0.020g·m-2·h-1，后增大到0.036g·m-2·h-1,60h对应的平均氧化速率最低。
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