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摘要
目的 单一晶粒组织和γ/γ’共格结构赋予镍基单晶高温合金极为优异的高温强度和高温蠕变抗力，使得镍基单晶可作为高温结构材料用于制备航空发动机关键热端部件涡轮叶片。高温服役前，单晶热端部件通常需要涂覆防护涂层（如MCrAlY）抵抗氧化腐蚀侵害，而喷砂则是涂覆涂层前不可或缺的前序工序。为了研究在单晶表面喷砂预处理对MCrAlY-单晶高温合金界面的组织的影响，本文尝试对单晶基材进行不同载荷条件下喷砂处理（包括无喷砂、轻喷砂及重喷砂），然后采用超音速火焰喷涂（HVOF）工艺在单晶试样上制备MCrAlY涂层，观察高温氧化后涂层-单晶界面组织的演变，揭示喷砂处理工艺对单晶界面组织的影响。方法 真空热处理后，首先对基材和涂层的微观组织结构进行扫描电镜观察表征，然后对涂层进行1050℃高温氧化试验，保温287h后继续采用背散射电子模式观察TCP相析出行为，测量并绘制互扩散区和二次反应区析出厚度柱状图。结果 高温氧化热暴露过程中涂层和基体之间发生了明显元素互扩散现象，喷砂处理对互扩散区大小，尤其是二次反应区的深度，有着显著影响。轻喷砂和重喷砂对1050℃保温287h后的互扩散区厚度影响不大（重喷砂17.5μm：轻喷砂20μm），但显著促进了SRZ的析出厚度（重喷砂52.5μm：轻喷砂40μm）。结论 喷砂会导致单晶内产生塑性变形（形成GPDZ），且重喷砂会析出更深的二次反应区，对于包覆型MCrAlY涂层在单晶热端部件的表面应用，应当对单晶表面实施轻喷砂或无喷砂处理。
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单位中国航发商用航空发动机有限责任公司; 中国科学院金属研究所
