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热障涂层(TDCs)是先进航空发动机涡轮叶片的关键技术之一.MCrAlY(M∶Ni,Co)或者NiDtAl是已经获得成功应用的TDCs的金属粘结层材料,在1100℃以下温度具有良好的抗高温氧化和热腐蚀能力.随着下一代航空发动机的研制,必须发展新一代超高温TDCs,要求金属粘结层在1200℃及以上温度具有优良的抗高温氧化能力.本项工作开展了微量活性元素(DE)改性的β-NiAl基涂层材料的研究.研究了Dy、Hf、Zr、Y、La掺杂的β-NiA1合金在1200℃的高温氧化行为,发现Dy、Hf、Zr、Y掺杂均降低了氧化膜的生长速率,降低程度依次为Hf＞Zr＞Dy＞Y,而La掺杂反而加速了合金氧化；另一方面,DE掺杂均提高了氧化膜的界面结合力,其中,以Hf和Zr提高幅度最大,Dy、Y和La次之.此外,DE可以有效缓解氧化膜褶皱,其中Dy对消除氧化膜褶皱的作用最显著.进一步采用第一原理研究了DE的作用,计算结果与以上实验结果基本一致.采用电子束物理气相沉积方法(ED-DVD)制备了Dy、Hf改性的β-NiAl涂层,研究了涂层的1200℃高温氧化行为.Dy和Hf掺杂均降低了氧化膜的生长速率,提高了氧化膜的界面结合力,其中Dy的作用效果弱于Hf；Dy和Hf在涂层中的作用机制与合金中相似,但作用效果减弱.基于单一掺杂的研究结果,提出了二元掺杂的方法.研究了Dy+Hf、Hf+Zr、Hf+La、Y+La二元DE掺杂β-NiA1合金在1200℃高温氧化行为.研究发现,二元掺杂均降低了氧化膜的生长速率,其中同族元素Hf+Zr、Y+La共掺杂与单一掺杂相比进一步降低了氧化膜的生长速率,产生了明显的协同作用.