热障涂层与单晶高温合金互扩散控制方法研究进展

目前,二代及更高级单晶涡轮叶片的表面服役温度已达到1050℃以上,因此涂层与基体间的元素互扩散十分严重。互扩散不仅会消耗涂层中的有益元素,降低涂层服役寿命,而且会在单晶基体中形成二次反应区,严重损害单晶基体的力学性能。扩散障和低互扩散性涂层是控制热障涂层与单晶基体间元素互扩散的有效方法。结合国内外最新研究进展,本文首先对扩散障的设计原理、基本特性以及分类作简要介绍,并具体分析了金属扩散障、陶瓷扩散障和活性扩散障存在的主要问题以及针对这些问题开展的相关研究工作;其次,对低互扩散性涂层在热障涂层领域中的应用与最新发展动态进行综述,详细讨论了纳米晶涂层、相平衡涂层和γ′基涂层的高温防护性能和阻扩散机制。在此基础上,指出了扩散障和低互扩散性涂层的未来发展方向。

镁合金的腐蚀与防护研究进展

镁合金以质轻、结构性能优异、以及易于回收等众多优点成为装备制造业轻量化发展的首选材料;而且,无论在储量、特性、应用范围、循环利用、以及节能环保等方面和钢铁相比,均具有非常明显的优势。首先介绍了镁合金在近代工业发展中的作用以及现实应用存在的主要问题,然后对镁合金的腐蚀机理、各种因素对镁合金腐蚀性能的影响以及新型稀土镁合金的电化学腐蚀行为进行了综述。最后简要介绍了几种比较有发展前景的镁合金表面防护技术,并概述了镁合金腐蚀与防护研究未来的发展方向。

磁控溅射Ni_3（AlCr）微晶涂层的抗氧化性能

研究了铸态Ｎｉ３（ＡｌＣｒ）合金及其微晶溅射涂层在９００—１０００℃下的高温氧化性能，结果表明：铸态Ｎｉ３（ＡｌＣｒ）合金在氧化过程中，开始形成以Ａｌ２Ｏ３为主含有少量ＮｉＡｌ２Ｏ４的氧化膜，但氧化膜的粘附性很差，在冷却时很容易剥落，在继续氧化过程中合金表面将形成ＮｉＯ膜，由于ＮｉＯ的保护性较差，合金表现出“失稳氧化”行为。而溅射微晶Ｎｉ３（ＡｌＣｒ）涂层表面形成的氧化膜与基体粘附良好，冷却过程中未发生剥落。长时间氧化后表面氧化膜只由Ａｌ２Ｏ３和ＮｉＡｌ２Ｏ４组成，未出现ＮｉＯ，因此溅射微晶化合金的抗氧化性能明显地提高。

TiAl金属间化合物的高温氧化与防护研究进展

TiAl金属间化合物在高温下形成Al2O3／TiO2混合氧化物膜，抗氧化能力较差，需施加合适的的防护涂层本文综合评述TiAl金属间化合物的高温氧化机理，合金元素。

溅射沉积CoCrAl微晶涂层的抗氧化性能及抗氧化机理

用磁控溅射技术获得了晶粒尺寸小于１００ｎｍ的Ｃｏ—３０Ｃｒ—５Ａｌ微晶涂层。对同成分ＣｏＣｒＡｌ合金及其微晶涂层进行１１００℃恒温和１０００℃循环氧化试验，并与ＣｏＣｒＡｌＹ合金进行比较。用声发射技术、划痕法及透射电镜对溅射ＣｏＣｒＡｌ微晶涂层的抗氧化机理进行了研究。结果表明微晶化提高了ＣｏＣｒＡｌ合金表面氧化膜的粘附性，从而大大改善了合金的抗恒温与循环氧化性能。而微晶化提高氧化膜粘附性的原因是：（１）微晶表面氧化膜比铸态合金表面氧化膜的晶粒细得多，细晶氧化膜可通过扩散蠕变释放生长应力和部分热应力；（２）微晶涂层氧化膜的热应力可通过靠近氧化膜的微晶合金的塑性变形而释放；（３）溅射微晶涂层具有柱状结构，沿柱状结构氧化可产生许多“微钉”，从而大大提高了氧化膜的附着力。从氧化膜的附着力和塑性看，微晶化比添加活性元素的作用还大。

CoCrAl微晶涂层对TiAl金属间化合物抗高温氧化性能的影响

研究了TiAl金属间化合物及溅射Co—30Cr—5Al微晶涂层对其在900—1000℃下抗氧化性能的影响结果表明,TiAl的氧化动力学近于直线规律,表面形成以TiO_2为主的层状、疏松氧化膜,且氧化膜与基体合金之间粘附性较差,不具保护性而30μm的Co—30Cr—5Al微晶涂层可使TiAl的抗氧化性能大大提高,涂层表面能够形成粘附性良好的Al_2O_3保护膜但由于在氧化过程中,Co向基体扩散,在涂层与基体之间形成大量Kirkendall空洞。

Al-Y共渗涂层的研究

本文用含钇的特殊料浆做底层,用Cr-Al料浆做保护层,在1060℃氩气保护下保温1h,获得了含稀土钇的涂层。电子探针微区成分分析结果表明,钇存在于涂层的中间部位并以Ni_5Y金属间化合物的形式存在。1000℃空气中氧化结果表明,一次Al-Y共渗涂层抗氧化性能很差,涂层中出现了大量的钇和铝的内氧化。经二次渗铝的Al-Y共渗涂层的抗氧化性能明显优于单渗铝涂层。

溅射CoCrAlY涂层中缺陷对其性能的影响

研究了溅射Co-30Cr-6Al-0.5Y涂层中缺陷对涂层抗高温氧化,热腐蚀及热疲劳性能的影响。结果表明:在氧化条件下,缺陷导致Al的内氧化,在1100℃时,由于Al的大量内消耗,涂层表面已不能形成单一的氧化铝膜,使氧化性能下降;在热腐蚀条件下,缺陷成为硫向涂层中扩散的通道,导致涂层及基体的硫化;在冷热疲劳条件下,缺陷成为裂纹源,在交变应力作用下,裂纹向基体中扩展,降低了涂层的热疲劳性能。

用于燃气轮机叶片的MCrAlY包覆涂层

本文对用于燃气轮机叶片的MCrAlY包覆涂层进行了综合评述,讨论了涂层的成分选择,制备工艺,抗腐蚀性能及未来发展趋势等。

溅射微晶CoCrAl涂层的抗循环氧化性能

用溅射方法获得了晶粒尺寸小于 0.5μm的微晶Co-30Cr-5Al涂层,并对正常晶粒的CoCrAl合金及其微晶溅射层的1000℃抗循环氧化性能进行了研究。用扫描电镜和声发射技术研究了微晶化对CoCrAl合金表面氧化膜粘附性的影响。结果表明:正常晶粒的 CoCrAl合金经1次循环氧化,初生氧化膜即出现剥落,继而表面生成了氧化铬,而氧化铬的保护性远比氧化铝差;而微晶 CoCrAl涂层经100次循环,表面氧化铝膜仍完好无损。声发射测量结果表明,微晶涂层比正常晶粒的合金具有更高的抗表面氧化膜剥落的能力。

高温合金微晶涂层研究之进展

高温合金微晶涂层（晶粒尺寸＜1μm）是最近发展起来的一种全新的高温合金防护涂层。与传统的扩散型铝化物涂层、MCrAlY包覆涂层及YO3稳定的ZrO2陶瓷涂层（它们的特点是涂层与基体是由不同材料组成）完全不同，它可以采用与基体合金成分完全相同的微晶化合金进行自防护。这种涂层不仅具有良好的抗静态与循环氧化性能，而且与基体具有良好的相容性，从而避免了传统涂层由于长期使用后，涂层与基体间的互扩散引起的孔洞及形成的有害相等。

微晶化对高温合金K38G在CO气氛中腐蚀的影响

研究了高温合金K38G在850-1000℃下CO气氛中的腐蚀以及微晶化对高温合金K38G在CO气氛中腐蚀的影响结果表明：铸态K38G合金在CO气氛中表面形成Cr2O3，TiO2和Cr7C3，合金发生严重的内腐蚀，腐蚀动力学基本符合抛物线规律：而K38G微晶涂层表面形成单一的Al2O3膜，涂层未出现内腐蚀、其腐蚀增重仅为铸态合金的（1／3）－（1／5）可见微晶化大幅度提高了K38G合金在CO气氛中的抗腐蚀性能.

Al_2O_3涂层对高温合金K38G热腐蚀的影响

用直流反应溅射方法在镍基高温合金K38G上制备了Al_2O_3涂层,研究了涂覆(Na、K)_2SO_4的试样在1123K空气中的热腐蚀行为。实验表明,Al_2O_3涂层具有良好的粘附性,能降低K38G合金的腐蚀速率并减小腐蚀深度。本文还讨论了Al_2O_3涂层对K38G热腐蚀影响的机制。

反应溅射Al_2O_3薄膜研究之进展

Ａｌ＿２Ｏ＿３，薄膜具有良好的光学特性，高的绝缘强度，良好的抗氧化腐蚀能力，越来越受到人们的普遍重视。本文对反应溅射Ａｌ＿２Ｏ＿３薄膜的沉积过程及其抗氧化腐蚀性能进行综合评述。

微晶化对合金氧化的两种作用机制

Y，Ce，Hf等活性元素对合金氧化有两方面的作用：促进合金的选择性氧化和改善氧化膜的粘附性．

高温扩散型铝化物涂层

对渗铝及硅和其它元素的共渗层的制备工艺及其抗高温腐蚀机理进行了详细讨论。

金属材料在高温含碳气氛中的腐蚀

本文综述了材料在高温含碳气氛中的腐蚀，包括金属粉化和碳化，讨论了材料在含碳气氛中的腐蚀机理和腐蚀动力学。

溅射NiCrAlY涂层对IC6合金性能的影响

研究了溅射Ｎｉ－４０Ｃｒ－１０Ａｌ－０．５Ｙ涂层对Ｎｉ３Ａｌ基金属间化合物ＩＣ６合金性能的影响。结果表明ＮｉＣｒＡｌＹ涂层可以大大提高ＩＣ６合金在１０００－１１００℃下的抗氧化性能和９００℃纯Ｎａ２ＳＯ４中的抗热腐蚀性能，同时涂层还可使合金的力学性能及冷热疲劳性能得到改善。

金属间化合物的高温腐蚀与防护

综述了有序金属间化合物，主要是Ｎｉ－Ａｌ，Ｔｉ－Ａｌ和Ｆｅ－Ａｌ系金属间化合物高温腐蚀与防护方面的研究结果，包括它们的氧化腐蚀机理、合金元素对其氧化腐蚀性能的影响以及它们所需的高温涂层等。

反应溅射氧化铝薄膜对CoCrAlY涂层抗高温氧化性能的影响

研究了反应溅射氧化铝薄膜对CO-30Cr-6Al-0.5Y涂层抗高温氧化性能的影响。结果表明,3.5μm厚的Al_2O_3薄膜可大大改善CoCrAlY涂层抗1000～1100℃的氧化性能。在1000℃下,C0-30Cr-6Al-0.5Y涂层表面可以形成保护性良好的Al_2O_3膜,在此情况下,反应溅射Al_2O_3膜可大幅度降低CoCrAlY涂层的氧化速率,在1100℃,CoCrAlY涂层己不能形成单一具有保护性的Al_2O_3膜,而预先沉积氧化铝薄膜的COCrAlY涂层表面的氧化物主要由α-Al_2O_3组成,从而使CoCrAlY涂层的抗氧化性能大大提高。