NiCr涂层结构对Nb-1Zr合金抗氧化性能的影响

为提高Nb-lZr合金基体在600℃大气环境下的抗氧化性能,采用等离子增强电弧离子镀技术在Nb-lZr合金表面低于300℃下实现不同复合结构的NiCr涂层.利用恒温氧化表征了涂层在600℃、500h大气环境下的抗氧化性能,揭示了不同复合结构涂层失效以及抗氧化机理.结果表明,单一NiCr涂层中存在的大量“微孔“结构缺陷相互连通构成了氧元素进入基体的扩散通道,界面处基体首先发生氧化,生成以Nb2O5为主的粉末状氧化产物.随着氧化时间的延长,氧化产物逐渐增多,体积逐渐膨胀,造成表面鼓泡直至破裂失效.采用NiCr多层复合结构能够显著降低涂层中形成“贯穿孔“的几率,但并未改变涂层的失效方式.而基体与NiCr层之间引入Cr过渡层,能够在界面处与扩散进入的氧首先反应生成致密的Cr2O3层,阻碍氧向基体的进一步扩散,且随着氧化时间的延长,涂层中的Cr向表面的扩散使得其表面相应形成一层致密的Cr2O3层,双层致密氧化膜的形成确保了基体抗氧化性能的提高.结果显示,Cr/NiCr多层复合结构涂层能够使Nb-lZr合金在600℃大气环境下的抗氧化时间延长至500 h,氧化增重率仅有0.08g·(m2·h)-1.