超声振动辅助激光熔覆IN718-Hf涂层的抗高温氧化性能

作者：嵇春艳; 黄蕾; 徐家乐; 蔡杰; 张腾; 孟宪凯; 黄舒; 周建忠

来源：表面技术, 2023, 52(09): 199-208.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.09.016

• 激光技术
• 超声振动
• 镍基合金
• Hf
• 显微结构
• 高温氧化

目的 基于航天航空领域对IN718合金的抗高温氧化性能需求，通过活性元素(RE)掺杂与物理场辅助，提升IN718合金的抗高温氧化性能。方法 采用超声振动辅助激光熔覆工艺，在IN718合金表面制备IN718-Hf熔覆层，研究涂层的微观结构演变，以及在800℃下长达100h的氧化行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针显微分析仪(EPMA)研究涂层的显微组织、氧化膜结构和元素分布。通过X射线衍射仪(XRD)分析物相。结果 在不同Hf含量(均以质量分数表示)的涂层中，IN718-Hf(0.3%)涂层中的氧化层最薄、最均匀。Hf的高化学活性使得它很容易与其他元素发生反应，增加了成核粒子数量，使涂层中的微观结构细化。超声振动的施加提升了熔池的过冷程度，同时打碎了熔池中粗大的柱状枝晶，从而达到了细化晶粒的目的。晶粒细化有利于形成致密均匀的氧化层，从而增强材料的抗高温氧化性。氧化层具有双层结构，外层为Mn Cr2O4尖晶石，内层为Cr2O3。Hf的掺杂和超声振动的施加促进了Mn Cr2O4尖晶石氧化物和Cr2O3的优先生成。超声振动辅助IN718-Hf涂层的氧化增量(0.349mg/cm2)、氧化速率常数(1.21×10–3 mg2·cm–4·h–1))与IN718涂层相比，分别减少了46%、69%。结论 Hf的掺杂和超声振动促进了涂层微观结构的细化，提升了抗高温氧化性能，扩展了IN718合金在航天航空领域的运用。

• 单位
  机电工程学院; 江苏大学; 常州信息职业技术学院