Abstract Slurry iron-aluminide coatings deposited by spraying on 9 wt% Cr P91 alloy as well as uncoated P91 were exposed isothermally at 650 °C to a ternary molten salt mixture based on a Na, K and Li carbonate eutectic, under static and dynamic conditions. Uncoated P91 evidenced considerable mass gains and extensive spallation in both conditions. Indeed, P91 developed a very thick fast growing multilayered oxide scale which included LiFeO2, LiFe5O8 and (Fe,Cr)3O4. Under dynamic conditions, the metal loss was higher that when the test was carried out statically but this was not reflected in the gravimetric measurements likely due to spallation of the scales in both cases. The coated systems performed better than the uncoated material up to at least 1000 h according to metallographic inspection. However, the aluminide coating showed non-uniform attack and on the corresponding zones, a thick layer likely consisting of LiFeO2 developed over an internal oxidation zone corresponding to all of the coating initial thickness. K was also detected within the internal oxidation zone suggesting that the coating was internally attacked at least by K containing species (Li cannot be detected by EDS). K and perhaps Li seem to diffuse along the grain boundaries of the coating, leading to internal oxidation responsible for the degradation. On the non-degraded zones, the coating maintained the initial microstructure as very low coating/substrate interdiffusion occurred. A 20 wt% average Al content at the surface does not seem to be high enough to sustain a protective oxide.

中文翻译：

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用于 CSP 应用的铝化物涂层碳酸盐熔体下的高温腐蚀

摘要 通过喷涂在 9 wt% Cr P91 合金以及未涂层的 P91 上沉积的浆状铁铝化物涂层在 650 °C 下等温暴露于基于 Na、K 和 Li 碳酸盐共晶的三元熔盐混合物中，在静态和动态条件下. 未涂覆的 P91 证明在两种条件下都有相当大的质量增加和广泛的散裂。事实上，P91 形成了非常厚的快速生长的多层氧化皮，其中包括 LiFeO2、LiFe5O8 和 (Fe,Cr)3O4。在动态条件下，金属损失高于静态测试时的金属损失，但这可能没有反映在重量测量中，这可能是由于两种情况下的鳞片剥落。根据金相检验，涂层系统在至少 1000 小时内的性能优于未涂层材料。然而，铝化物涂层表现出不均匀的侵蚀，并且在相应的区域上，在对应于所有涂层初始厚度的内部氧化区域上形成了可能由 LiFeO2 组成的厚层。在内部氧化区内也检测到 K，表明涂层至少受到含 K 物质的内部侵蚀（EDS 无法检测到 Li）。K 和 Li 似乎沿着涂层的晶界扩散，导致内部氧化导致降解。在非降解区，涂层保持了初始微观结构，因为涂层/基材的相互扩散非常低。表面上 20 重量％的平均铝含量似乎不足以维持保护性氧化物。一个可能由 LiFeO2 组成的厚层在对应于所有涂层初始厚度的内部氧化区上形成。在内部氧化区内也检测到 K，表明涂层至少受到含 K 物质的内部侵蚀（EDS 无法检测到 Li）。K 和 Li 似乎沿着涂层的晶界扩散，导致内部氧化导致降解。在非降解区，涂层保持了初始微观结构，因为涂层/基材的相互扩散非常低。表面上 20 重量％的平均铝含量似乎不足以维持保护性氧化物。一个可能由 LiFeO2 组成的厚层在对应于所有涂层初始厚度的内部氧化区上形成。在内部氧化区内也检测到 K，表明涂层至少受到含 K 物质的内部攻击（EDS 无法检测到 Li）。K 和 Li 似乎沿着涂层的晶界扩散，导致内部氧化导致降解。在非降解区，涂层保持了初始微观结构，因为涂层/基材的相互扩散非常低。表面上 20 重量％的平均铝含量似乎不足以维持保护性氧化物。在内部氧化区内也检测到 K，表明涂层至少受到含 K 物质的内部攻击（EDS 无法检测到 Li）。K 和 Li 似乎沿着涂层的晶界扩散，导致内部氧化导致降解。在非降解区，涂层保持了初始微观结构，因为涂层/基材的相互扩散非常低。表面上 20 重量％的平均铝含量似乎不足以维持保护性氧化物。在内部氧化区内也检测到 K，表明涂层至少受到含 K 物质的内部攻击（EDS 无法检测到 Li）。K 和 Li 似乎沿着涂层的晶界扩散，导致内部氧化导致降解。在非降解区，涂层保持了初始微观结构，因为涂层/基材的相互扩散非常低。表面上 20 重量％的平均铝含量似乎不足以维持保护性氧化物。由于发生非常低的涂层/基材相互扩散，涂层保持了初始微观结构。表面上 20 重量％的平均铝含量似乎不足以维持保护性氧化物。由于发生非常低的涂层/基材相互扩散，涂层保持了初始微观结构。表面上 20 重量％的平均铝含量似乎不足以维持保护性氧化物。