超声振动辅助激光熔覆IN718-Hf涂层的抗高温氧化性能

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 100 h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MnCr2O4尖晶石,内层为Cr2O3.Hf的掺杂和超声振动的施加促进了MnCr2O4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(0.349 mg/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.