NiAl金屬間化合物具有高熔點(1638℃)、低密度(5.86g/cm3)、高楊氏模量(294GPa)、較高的熱導(dǎo)率(78W/mk)以及優(yōu)良的高溫抗氧化性能，因而是一種具有極大潛力的高溫涂層材料。NiAl基涂層可用于航空發(fā)動機渦輪葉片、導(dǎo)向葉片和鎳基合金的防護涂層。新型的NiAl基涂層具有耐磨、抗蝕和抗氧化等特性，可廣泛用于化工、石油、鋼鐵制造以及工業(yè)渦輪機、發(fā)動機回轉(zhuǎn)窯內(nèi)外表面以及各種高溫零件的表面防護。目前，NiAl涂層的制備方法主要包括化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、自蔓延高溫合成、包埋擴散法和熱噴涂技術(shù)。其中，熱噴涂又主要包括電熱爆炸噴涂、HVOF超音速火焰噴涂和大氣(真空)等離子噴涂等。由于NiAl金屬間化合物存在室溫塑性和韌性差的問題，也給用熱噴涂方法制備NiAl金屬間化合物涂層帶來了困難，當熱噴涂火焰剛剛移走而冷卻到室溫時，涂層脆裂脫落，難以獲得完整的具有一定厚度的涂層。在相同工藝條件下，不加稀土CeO2和Cr的NiAl粉末所形成的NiAl涂層只有10μm左右，沉積效率低且涂層中存在大量的脆性裂紋；而加入稀土CeO2和Cr的粉末可以形成200μm厚的致密均勻涂層，并提高了涂層的力學(xué)性能?？梢姡瑹釃娡糠勰┨匦詫iAl涂層的沉積效率和涂層組織結(jié)構(gòu)及性能有很大的影響。目前，熱噴涂NiAl粉末用得較多的是鎳包鋁或鋁包鎳粉末(通過噴涂反應(yīng)生成NiAl涂層)或通過霧化法制備的合金化粉末。鑒于此，本文擬采用自蔓延高溫合成法制備適合大氣等離子噴涂用的NiAl粉末，以該粉末為喂料，在45鋼基體上制備NiAl涂層，考察涂層的高溫氧化行為和耐腐蝕性，以期為NiAl金屬間化合物涂層的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
采用Ni粉(粒度74μm，純度99.8wt%)、Al粉(粒度38μm，純度99.98wt%)為原料，按照原子比為1∶1均勻混料后自蔓延高溫合成NiAl金屬間化合物，破碎后過篩得到粒度為38～104μm的噴涂粉末。基體材料為45鋼，除油、除銹、噴砂和超聲波洗凈及干燥后備用，表面粗糙度Ra為7.5μm。采用APS-2000型大氣等離子噴涂設(shè)備在45鋼表面制備NiAl涂層，涂層厚度為180～200μm。將NiAl涂層和45鋼試樣在800℃進行氧化試驗。將樣品放入高純氧化鋁坩堝中，每氧化24h后，從箱式電阻爐中取出樣品，自然冷卻后采用分析天平(感應(yīng)量10-4g)稱其質(zhì)量，隨后又放入爐中繼續(xù)氧化，樣品在爐中氧化的累計時間為168h。NiAl涂層和45鋼的耐鹽腐蝕試驗在室溫下采用全浸法進行，腐蝕環(huán)境為4wt%NaCl(質(zhì)量分數(shù))溶液。每腐蝕1天后，樣品取出用蒸餾水洗去樣品上的鹽，干燥后采用分析天平(感應(yīng)量10-4g)稱其質(zhì)量，隨后又放入新配的腐蝕溶液中繼續(xù)進行，試樣在溶液中累計腐蝕42天。
自蔓延高溫合成制備的NiAl粉末主要由NiAl和少量Al3Ni相組成。燃燒產(chǎn)物NiAl坯體易破碎，粉末的流動性較好，沉積效率較高，適合等離子噴涂用。制備的NiAl涂層致密且與45鋼基體結(jié)合良好。NiAl涂層試樣800℃氧化168h質(zhì)量損失13.8mg/cm2，約為45鋼的1/10，提高了基體的高溫抗氧化性能，歸因于高溫氧化過程中涂層表面變成了一層薄薄的Al2O3保護膜阻止了氧向基體擴散。45鋼在鹽溶液腐蝕42天質(zhì)量損失5.34mg/cm2，NiAl涂層質(zhì)量損失1.23mg/cm2，可見NiAl涂層改善了45鋼的抗鹽腐蝕性能。
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