MCrAlY涂層和鋁化物涂層是最常用的高溫合金獨立高溫防護涂層，也用作熱障涂層的粘結層，其熱生長氧化膜開裂剝落和涂層/基體互擴散是影響涂層壽命的兩大重要因素。引起氧化膜開裂剝落的重要因素之一是涂層熱膨脹系數比氧化膜高60%-100%，使冷卻過程產生的熱應力超過了氧化膜抗壓強度。涂層/基體互擴散不僅降低壽命，而且可導致基體的疲勞和持久性能嚴重下降。

       在973項目（編號2012CB625100）資助下，高溫腐蝕與防護研究方向開展了低熱膨脹率納米金屬陶瓷涂層研究，近期取得重要進展，部分研究結果已發表在CORROSION SCIENCE 2012, 60: 265; APPLIED SURFACE SCIENCE DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.12.012上。該涂層具有優異抗高溫氧化和熱腐蝕性能，是傳統高溫涂層的有力挑戰者。
 

 

K417基體

 

316不銹鋼　　　　　　　　　　　
　　1000℃空氣氧化100h的涂層截面

 

       圖為涂覆該涂層的K417高溫合金和316不銹鋼試樣經1000℃空氣氧化100h后的截面照片。該涂層熱膨脹系數比MCrAlY低1/3左右，比氧化鋁、氧化鉻和氧化釔穩定氧化鋯（YSZ）分別高50%、20%和20%左右，因此熱生長氧化膜及YSZ在冷熱循環過程中承受的熱應力極小，使氧化膜和YSZ具有絕佳的抗開裂和剝落性能。再加上可消除涂層/基體互擴散特性，1100℃氧化壽命比傳統MCrAlY涂層提高3倍以上，而成本與傳統的多弧離子鍍方法無異。該涂層采用已申請專利保護的單一合金靶反應多弧離子鍍技術，巧妙利用了有些金屬不形成氮化物的特性，可利用一個合金靶制備出金屬/氮化物復合納米涂層，其氮化物和金屬的體積比約為1:1，晶粒度約為30nm。