什么是MCrAlY涂层

早在20世纪六七十年代，随着溅射、低压等离子喷涂、电子束蒸发沉积技术的发展，成功地研制出一种较为理想的高温防护涂层-MCrAIY涂层。它不仅具有很好的抗高温氧化和抗热腐蚀性能，而且有很好的韧性和抗热疲劳强度。

MCrAIY涂层的优点在于它成分选择的多样性，即可以根据不同的工作环境和不同基体材料选择合适的涂层成分。为防止涂层退化，可在涂层与基体间增设扩散障，制成Pt- MCrAIY和TiN- MCrAIY涂层。

MCrAIY涂层通常是多相的。如果铝浓度不高，NiCrAIY和CoCrAIY主要由γ固溶体和弥散的β-NiAl或β-CoAl相组成。而实际使用的MCrAIY涂层的结构比较复杂，除γ和β相外，还可能有γ'、σ和Y2O3相。这类涂层中加入铝，是为了形成保护性Al2O3膜。加入铬，不仅可改善涂层抗热腐蚀性能，而且能促进Al2O,膜的形成。钇的加入起活性元素效应，提高氧化膜的粘附性。

MCrAIY涂层的制备主要采用两种方法：物理气相沉积和等离子喷涂。

1.物理气相沉积

物理气相沉积方法包括EB - PVD和溅射。EB - PVD方法制备MCrAlY涂层在真空中进行，沉积速率高，可达到25 um/min左右。这种方法制备的涂层为垂直于基体表面的柱状晶结构，柱状晶之间存在非冶金结合的界面。在制备涂层时将基体合金加热，可使涂层与基体之间产生一定的互扩 散，从而增加涂层的结合力。有时为了改善涂层性能，对EB - PVD方法制备的MCrAIY涂层进行喷丸或后续热处理，以消除涂层中非冶金结合界面，提高涂层强度。但利用EB - PVD技术时，涂层成分不容易按设计要求精确控制，原因是，涂层中各组元的蒸气压差别较大，特别是涂层中含有较多难熔金属时，涂层成分和靶材成分差别明显。当涂层成分比较复杂或熔点比较高时，溅射方法制备涂层有明显优越性。这是因为，溅射时涂层成分与靶材成分几乎没有差别。溅射涂层的组织形态与基体材料的温度有关。如果基体材料的温度很低，溅射涂层为几十到几百纳米

的柱状微晶结构。当基材温度达到0.5Tm ~0. 8Tm(熔点)时，涂层为粗大柱状晶结构。但这种技术的沉积效率较低,难以实用化。

2.等离子喷涂

早期采用常压等离子喷涂制备的涂层孔隙率高，氧化物夹杂多，涂层结合力差。现在采用低压等离子喷涂方法制备的MCrAIY涂层性能有极大提高。低压等离子喷涂是在充有少量惰性气体的真空中进行的。在低压真空腔中，金属颗粒运动速度很高。因此，等离子喷涂MCrAIY涂层的沉积效率高，涂层成分易于控制。但低压等离子喷涂涂层的表面粗糙度高需经表面抛光处理。

无论是物理气相沉积，还是等离子喷涂都存在设备昂贵和成本高，难以涂覆尺寸大和形状不规则工件的缺点。因而其他成本低廉的技术也一直受到人们的重视，如激光熔覆电泳反应烧结及复合电镀等。