DZ22B具有良好的综合性能,广泛用作1000℃以下航空发动机涡轮零件和叶片材料。然而DZ22B中Al含量较低、W含量较高,导致其高温抗氧化性能较差。热浸镀铝是一种高效的表面防护技术,广泛用于钢铁防护领域。热浸镀铝熔池中添加合金元素能改善镀层组织,提高镀层性能。为了解熔池中Si元素含量、浸镀时间、真空扩散处理对镀层组织及高温抗氧化性能的影响,本文将DZ22B基体在不同Si含量铝熔池中浸镀不同时间获得铝化物镀层,然后进行1000℃+200次高温循环氧化实验;为研究热浸镀后扩散处理对Al-Si镀层组织及高温抗氧化性能的影响,将浸镀后的试样1050℃+2h真空扩散处理,探究其对镀层组织与高温抗氧化性能的影响。利用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪等设备观察镀层组织结构,分析物相组成及氧化产物。热浸镀实验表明,在Si含量相同的熔池中,浸镀90s和120s所得镀层的表观质量较好;浸镀时间相同时,随熔池中Si含量的增加,镀层表面质量越好。纯铝和Al-Si镀层合金层由β-Ni Al和Al₃Ni₂相组成,Al-Si镀层合金层中还出现了块状富Cr和富Si相,且镀层表面自由层较纯铝镀层致密。浸镀时间相同时,首先随Si含量的增加,延缓了合金层的形成,当Si为5wt.%时,镀层最薄;当Si大于5wt.%时,随Si含量的增加,镀层厚度有所增加。纯铝和Al-Si镀层合金层的生长均受界面反应控制。经1050℃+2h真空扩散处理后,纯铝镀层表面变得粗糙,随Si含量的增加,镀层表面变得平整。扩散处理后的镀层中主要形成β-Ni Al相。由于合金元素在β-Ni Al相中的溶解度很低,扩散层中还分布着呈细小针状的α-Cr、亮白色的细小M₆C碳化物颗粒及白色絮状Cr₃Si等第二相质点。高温氧化实验表明,热浸镀层和1050℃+2h真空扩散镀层中,Si含量在0～7wt.%范围内,当Si大于0.5wt.%时,随Si含量增加,镀层高温抗氧化性能均越好,Al-7wt.%Si镀层高温抗氧化性能最好。氧化初期Al-Si镀层氧化增重均较快,随连续致密α-Al₂O₃膜形成,氧化增重曲线趋于平缓。Si促进α-Al₂O₃膜形成,延缓基体氧化。热浸镀Al-Si镀层氧化后形成β-Ni Al相层,上面分布着M₆C碳化物、α-Cr相及与基体表面呈45°向基体内生长的针状σ相。经1050℃+2h真空扩散Al-Si镀层氧化后,形成β-Ni Al、γ’-Ni₃Al相共存区,上面分布着细小的Cr₃Si相、α-Cr相、σ相和M₆C碳化物。γ’-Ni₃Al相中溶解了较多的Si,抑制β-Ni Al相生长,促进β-Ni Al相转变为γ’-Ni₃Al相。富Si的γ’-Ni₃Al相抗氧化性能与β-Ni Al相当。经1050℃+2h真空扩散Al-Si镀层中σ相明显减少且高温抗氧化性能较好。