梯度NiCoCrAlY涂层中原位Y富集带的形成机制解析及其抗氧化性能调控

本研究通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）揭示了梯度NiCoCrAlY+AlNiY涂层在真空退火过程中原位Y富集带的形成机制：该带状结构由向内迁移的富Al层界面"扫掠效应"形成，内含细小的Y2O3沉淀相。这一发现为调控MCrAlY涂层中Y元素分布、提升高温抗氧化性能（如抑制Al扩散、构建Y储备库）提供了新思路。

　　

Highlight

梯度NiCoCrAlY涂层中意外发现的原位Y富集带，不仅能作为扩散屏障抑制Al内迁，还可作为Y储备库持续向氧化膜供Y。这种"双功能"特性显著提升了涂层的高温抗氧化寿命。

Experimental

采用电弧离子镀技术沉积NiCoCrAlY+AlNiY复合涂层（靶材成分分别为Ni-21.5Co-20.0Cr-13.0Al-0.6Y和Al-15Ni-1Y，重量百分比）。通过真空石英管马弗炉退火制备梯度涂层，选取图1所示的A、B、C、D四个特征阶段进行表征。

Results and discussion

图2展示了不同退火阶段的涂层截面形貌及EDS元素分布。室温至750℃时（图2a），AlNiY层的Al向NiCoCrAlY层内扩散，而Ni/Co/Cr则反向扩散。扩散系数可通过公式D=D₀exp(-Q/RT)计算，其中D₀为扩散常数，Q为激活能。

Conclusions

1. 1.

   Y富集带由退火过程中向内移动的富Al层界面扫掠效应形成

2. 2.

   该带状结构由大量纳米级Y₂O₃沉淀相构成

   这些发现为通过调控Y分布来优化MCrAlY涂层性能提供了新策略。