CVD法制备Inconel 718高温合金表面铝化物涂层高温氧化行为研究

Inconel 718高温合金是燃气轮机和航空发动机热端部件的关键核心材料,其表面通常制备有铝化物涂层,起到提高抗氧化和热腐蚀性能的作用。理解铝化物涂层的高温氧化行为,是提高部件抗高温氧化能力的关键。采用化学气相沉积(CVD)技术,在Inconel 718高温合金表面制备了铝化物涂层,在大气环境、950℃条件下开展了恒温氧化测试,采用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线能谱等手段,研究了其高温氧化行为,并与Inconel 718高温合金进行对比。结果表明:Inconel 718高温合金表面制备的CVD铝化物涂层,其表面粗糙,具有双层结构。外层为富含Ni和Al元素的β-NiAl层,平均厚度为14.1μm,内层为富含Fe和Cr元素的σ相与富含Nb、Mo和Fe元素的Laves相共存的互扩散层,平均厚度为5.9μm。恒温氧化后,Inconel 718高温合金表面氧化生成了Cr_(2)O_(3)膜,而CVD铝化物涂层表面氧化生成了α-Al_(2)O_(3)膜。Cr_(2)O_(3)膜和α-Al_(2)O_(3)膜的生长都遵循抛物线型生长规律,Cr_(2)O_(3)膜的生长速率常数为0.86μm·h^(-1/2),α-Al_(2)O_(3)膜的生长速率常数为0.15μm·h^(-1/2)。此外,观察发现Inconel 718高温合金发生了内氧化,而CVD铝化物涂层未出现内氧化,两者氧化行为差异的原因在于CVD铝化物涂层中的β-NiAl相,其氧化生成均匀、连续、致密的α-Al_(2)O_(3)膜,阻止了内部金属发生进一步氧化。本研究揭示了Inconel 718高温合金和CVD铝化物涂层的抗高温氧化作用机理,为Inconel 718高温合金用高抗氧化性CVD铝化物涂层的制备及应用提供了技术支撑。

Inconel 718高温合金表面铝化物涂层的制备及其形成机制

Inconel 718高温合金表面制备的铝化物涂层的组织结构及其形成机理,是提高该高温合金抗高温氧化和耐腐蚀性能的关键。采用化学气相沉积法在高温合金Inconel 718表面制备了铝化物涂层,通过结合使用材料热力学模拟软件JMatPro、X射线衍射仪、X射线能谱仪和扫描电子显微镜等表征手段,详细研究了铝化物涂层的微观组织结构。研究结果表明:在1 050℃温度条件下,经过1.5 h反应,Inconel 718表面生成了双层结构的铝化物涂层,其外层厚度为14.1μm,主要由β-NiAl相组成,内层厚度为5.9μm,由σ相和Laves相组成;外层的β-NiAl相形成是由Inconel 718高温合金中的Ni元素外扩散至表面后,与环境中的卤化铝反应而生成的;大量的Ni元素外扩散导致高温合金中的γ-Ni相减少,当高温合金中Ni元素的含量(原子分数)减少至49%时γ-Ni相中开始析出Laves相,当Ni元素的含量减少至40%时σ相也开始析出,当Ni元素的含量最终降至9%时Inconel 718高温合金完全转变成由σ相和Laves相组成的铝化物内层。研究结果深入揭示了涂层形成的机理,为优化铝化物涂层制备工艺提供了重要的理论基础。同时,对于Inconel718高温合金的高温稳定性和腐蚀性能的提升具有实际应用价值。

鲤疱疹病毒Ⅱ型对异育银鲫背鳍细胞的显微形态与免疫基因表达水平的影响

为研究鲤疱疹病毒Ⅱ型(Cy HV-2)体外感染复制特征以及异育银鲫抗病毒免疫应答反应。本实验采用组织块培养法建立了异育银鲫背鳍细胞的原代培养体系。结果显示,在10 d左右可观察到组织块迁移分离出新的单层细胞,3周左右细胞可覆盖底部面积为25cm2培养瓶的底部;经Cy HV-2悬液感染离体培养的原代细胞,3 d后病毒滴度增殖至106拷贝/m L;在病毒感染6 d后出现典型的细胞病变效应;Cy HV-2感染原代细胞后,分析前期通过鱼体水平实验鉴定出的与该病毒感染相关的免疫基因:PNP5a、MPO、MHCⅠ、LYZ-C、IL-11、ITLN、PNP5a和DUSP,Real-time Rt-PCR结果显示大部分基因在细胞水平均有显著性的上调,与鱼体水平实验结果一致。本研究建立了原代培养的异育银鲫背鳍细胞,用于构建体外感染Cy HV-2病毒的细胞模型,为深入研究Cy HV-2的感染复制规律及其与宿主的相互作用关系,以及细胞水平筛选抗病毒药物实验奠定了基础。

改性元素对镍基合金表面铝化物涂层组织和性能的影响

单一铝化物涂层存在抗高温氧化性能及抗高温热腐蚀性能不足等问题,添加改性元素可以改变铝化物涂层的组织成分,添加改性元素通过影响氧化膜的转变与脱落、铝元素和氧元素的扩散,从而影响涂层的抗氧化性以及抗热腐蚀性能,改变涂层的力学性能。梳理了近年来有关改性元素对铝化物涂层的组织结构、抗氧化性能、抗热腐蚀性能以及力学性能的影响的相关研究,展望了未来镍基合金上改性铝化物涂层的发展方向。

TiCN,TiAlN,TiAlCN涂层研究现状

TiAlCN等硬质涂层能提高金属工件的表面硬度、耐磨性及抗腐蚀性,从而有效提高高速旋转条件下服役的刀具、磨具及汽车零部件的精密度和使用寿命。综述了TiN添加Al、C元素形成的TiCN、TiAlN及TiAlCN涂层的结构及应用,总结了添加元素Al、C对涂层结构及性能的影响及其作用机理。归纳了近几年TiCN、TiAlN及TiAlCN涂层的制备方法,包括直流磁控溅射法(DCMS)、高功率脉冲磁控溅射法(HiPIMS)、中温化学气相沉积法(MTCVD)和激光化学气相沉积法(LCVD)等,并对多元TiN涂层的未来发展方向进行了展望。

TiCN,TiAlN,TiAlCN涂层研究现状

TiAlCN等硬质涂层能提高金属工件的表面硬度、耐磨性及抗腐蚀性,从而有效提高高速旋转条件下服役的刀具、磨具及汽车零部件的精密度和使用寿命。综述了TiN添加Al、C元素形成的TiCN、TiAlN及TiAlCN涂层的结构及应用,总结了添加元素Al、C对涂层结构及性能的影响及其作用机理。归纳了近几年TiCN、TiAlN及TiAlCN涂层的制备方法,包括直流磁控溅射法(DCMS)、高功率脉冲磁控溅射法(HiPIMS)、中温化学气相沉积法(MTCVD)和激光化学气相沉积法(LCVD)等,并对多元TiN涂层的未来发展方向进行了展望。

饲料中蛋白质水平对克氏原螯虾生长性能及肌肉品质的影响

以初始平均体质量为(3.69±0.05)g的克氏原螯虾幼虾为研究对象,配制蛋白质水平分别为27.72%、30.09%、33.05%、35.31%和37.57%的5种等能、等脂的配合饲料,进行为期47 d的饲养试验,探索饲料中不同蛋白质水平对克氏原螯虾生长性能、肌肉质构特性、常规营养成分及氨基酸组成和含量的影响。结果表明:随着饲料蛋白质水平的增加,克氏原螯虾的增重率和特定生长率呈先上升后降低的趋势,其中饲料蛋白质水平为30.09%组虾的增重率、特定生长率显著高于其他各组(P<0.05);各组间饲料系数、虾体质量/体长比、肝体指数、得肉率以及成活率无差异统计学意义(P>0.05)。饲料蛋白质水平为27.72%组虾的肌肉硬度、咀嚼性显著高于饲料蛋白质水平为35.31%、37.57%组(P<0.05),饲料蛋白质水平为30.09%、33.05%组虾的肌肉弹性显著高于饲料蛋白质水平最低组(P<0.05),饲料蛋白质水平最高组虾的回复性显著低于其他各组(P<0.05),各组间虾肌肉内聚力无差异统计学意义(P>0.05)。随着饲料蛋白质水平的增加,克氏原螯虾的肌肉粗蛋白含量呈先升高后趋于稳定的变化趋势,饲料蛋白质水平为35.31%、37.57%组虾的肌肉粗蛋白含量显著高于饲料蛋白质水平最低组(P<0.05);各组间虾的肌肉水分、粗脂肪、灰分含量差异不具统计学意义(P>0.05)。肌肉总氨基酸、总必需氨基酸、总非必需氨基酸以及亮氨酸、赖氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸随饲料蛋白的升高均呈先升高后趋于稳定的变化趋势。综合考虑生长性能、肌肉品质以及成本效益,建议克氏原螯虾饲料蛋白质水平为30.09%。

施用有机肥对生菜产量和品质影响的Meta分析

通过研究有机肥对生菜产量和品质的影响,为生菜的绿色生产及提质增效提供数据支撑。在中国知网(CNKI)、万方、维普、Web of Science等数据库中,分别以“生菜(lettuce)”或(or)“叶用莴苣(lettuce)”和(and)“有机肥(organic fertilizer)”为关键词,检索2020年4月20日前公开发表的有机肥对生菜生长相关的文献,采用Meta数据整合分析方法,定量分析施用有机肥对生菜产量和品质的综合效应。施用有机肥可以显著增加生菜产量;并提升生菜品质,其中维生素C含量、可溶性蛋白及可溶性糖含量分别提高30%、20%和18%,硝酸盐含量降低69%。有机肥可通过改善土壤环境,促进土壤中微生物的生长繁殖,进而加速植物根系生长,提高其养分吸收能力,最终提高生菜的产量和品质。

CVD法制备铝化物涂层及其对Inconel 718合金高温持久性能及低周疲劳性能的影响

目前对高温镍基合金上制备铝化物涂层的研究多针对涂层的组织与性能,有关涂层对基体性能的影响研究较少。采用化学气相沉积技术在镍基高温合金Inconel718表面制备了一层铝化物涂层,借用金相显微镜、SEM、XRD及EDS等分析了镀层与基体的相组成、微观形貌及成分,采用650℃高温持久性能试验及455℃试样低周疲劳测试,考察了涂层及基体的持久性能及疲劳性能,并分析了其作用机理。结果表明:所得涂层为双层结构,外层为β-NiAl相,内层为互扩散区。渗铝处理试样的持久性能相比未处理试样小幅提高。渗铝试样断口形貌从边缘处的脆断逐渐向中心部位的韧断转变,与未渗铝的试样相比,单一铝化物涂层一定程度上降低了金属基体的疲劳性能,从断口形貌来看,基体疲劳裂纹源于膜-基界面,涂层可能有助于基体裂纹的萌生,促进其脆性开裂。

镍基高温合金上钯改性铝化物涂层的研究进展

钯改性铝化物涂层能提高铝化物涂层的抗高温氧化和耐热腐蚀性能,Pd元素的加入使NiAl相的高温稳定性更强,并能抑制部分基体合金元素向外扩散。与目前常用的铂改性铝化物涂层相比,钯改性铝化物涂层不会出现脆性相,通过工艺控制涂层中钯的浓度,涂层的力学性能不会受到钯的影响。综述了钯改性铝化物涂层的制备方法、结构、钯元素对涂层性能的影响及可能的形成机理,并展望了钯改性铝化物涂层的未来发展方向。

基于农林有机废弃物处理的育苗基质应用效果Meta分析

本文收集了64篇文献,通过Meta分析,对育苗基质中添加农林有机废弃物对于幼苗生长的影响进行定量评估,为有机废弃物的资源化利用提供理论依据。结果表明,来源于林业的有机废弃物显著改善了基质的总孔隙度(+10%)、通气孔隙度(+20%),提高了基质的全氮(+103.29%)、碱解氮(+59.59%)以及速效钾(+114.5%)的含量,促进了幼苗的根系(根系活力+28.01%)和地上部的生长(生物量+35.50%);经过生物处理的有机废弃物显著提高了基质的养分含量,增强了幼苗的根系活力(+43.5%),改善了叶绿素水平(+18.52%),提高了幼苗地上部生物量(+26.54%)。基质中添加林业废弃物或将其经过生物处理后使用可以显著促进幼苗的生长,实现废弃物的资源化利用。

质子交换膜燃料电池双极板的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)以氢能为主要能源,具有能量转换效率高、对环境友好、工作温度低等优点,有着广阔的应用前景,但PEMFC技术在成本和性能指标方面还面临着严峻的挑战。双极板是PEMFC的重要组成部分,在其重量和成本中占有很大比例,并且具有诸多无可替代的作用。总结了3种常用的双极板基体材料(石墨材料、复合材料、金属材料)及其常用的几种改性方式的特点,重点综述了近几年应用较多、成本低廉的不锈钢双极板及其常用的改性手段。

基体偏压对PEMFC不锈钢双极板Cr-N改性涂层性能的影响

目的提高SS316L双极板的耐腐蚀性与导电性。方法使用脉冲直流磁控溅射技术,改变基体负偏压,于SS316L双极板上制备了Cr-N薄膜。通过扫描电子显微镜、XRD衍射仪、电子探针分析仪对薄膜的成分和结构进行了检测分析。通过接触电阻测试、电化学腐蚀测试和接触角测试表征了薄膜的导电性、耐腐蚀性和疏水性。结果薄膜的结构主要由Cr和Cr_(2)N组成,各组试样的成分相近。随着沉积过程中基体负偏压的增大,薄膜结构更加致密。镀膜试样的耐腐蚀性均好于基材SS316L,基体负偏压为400 V时,测得试样的腐蚀电流密度最低,为3.49×10^(‒7 )A/cm^(2)。镀膜试样的导电性均好于基材SS316L,基体为负偏压200 V时,双极板的导电性最好,表面接触电阻为8.02 mΩ·cm^(2)。基体负偏压继续增大,双极板的接触电阻会有所下降。结论随着沉积偏压的增加,薄膜中的N含量略有增加。薄膜沉积对SS316L双极板的导电性、耐腐蚀性和疏水性有明显的提高,较于基材自腐蚀电位提升了411 mV,腐蚀电流密度下降了2个数量级。沉积时较高的基体负偏压对于双极板的导电性和耐腐蚀性提升更显著。但过高的基体负偏压导致薄膜的晶粒细小,致密性好,对薄膜的导电性会有所影响。

华北平原设施生菜栽培技术要点

近年来华北地区生菜需求量及价格均呈现增加趋势,因此,华北地区生菜种植越来越广泛,生菜配套栽培技术及新品种培育上也有了很大的进步。生菜富含丰富的维生素和微量元素,是一种高营养价值的叶菜类蔬菜,因此成为了社会群众首选的蔬菜。生菜属于半耐寒性蔬菜,生长温度以18℃~23℃最为合适,适宜在华北地区种植。本文结合华北地区生菜种植的经验,从生菜品种的选择、播种育苗、定植、水肥管理、温湿度调控、病虫害防治等方面系统地介绍了生菜栽培关键技术,以期指导华北地区生菜的栽培与管理。

CVD法Pt改性铝化物涂层的制备及其热腐蚀行为研究

在镍基高温合金Inconel 718表面采用电镀的方法沉积不同厚度的Pt镀层,然后采用化学气相沉积(CVD,chemical vapor deposition)的方法,分别制备了单一铝化物涂层、β-(Ni,Pt) Al涂层和PtAl2+β-(Ni,Pt) Al双相涂层,其中单一铝化物涂层和β-(Ni,Pt) Al涂层为双层结构,外层为β相,内层为互扩散区;PtAl2+β-(Ni,Pt) Al双相涂层为3层结构,外层由β相和弥散分布的PtAl2组成,中间层为β相,内层为互扩散区。对3种涂层在900℃下95%Na2SO4+5%NaCl混合盐(质量分数)中进行热腐蚀试验,结果表明,Pt镀层为6μm的β-(Ni,Pt) Al涂层表现出较好的抗热腐蚀性能,而Pt镀层增加到12μm的PtAl2+β-(Ni,Pt) Al双相涂层的抗热腐蚀性能有所下降,主要原因是其表面皱曲程度较大引起的氧化膜剥落。Pt的加入增强了表面保护性氧化膜的黏附性,且提高了氧化膜的致密度。所制备的Pt-Al涂层对基体合金可以进行有效地防护,具有广阔的工程化应用前景。

CVD法制备钇改性铝化物涂层及其性能

为进一步提高复杂结构表面铝化物涂层的高温防护性能，采用化学气相沉积（CVD）法在镍基高温合金基体lnconel718表面制备单一铝化物涂层和钇改性铝化物涂层．研究了涂层900℃保温后不同冷却条件下冷却后的热冲击性能和l100℃抗高温氧化性能。结果表明：采用化学气相沉积法在镍基高温合金基体Inconel718表面成功制备了单一铝化物涂层和钇改性铝化物涂层，涂层都为双层结构，钇改性铝化物涂层比单一铝化物涂层厚；2种涂层在“水冷”条件下进行520次热冲击试验．单一铝化物涂层在200次热冲击后出现密集裂纹，钇改性铝化物涂层在350次热冲击后出现密集裂纹，热冲击过程中形成较大的温度梯度，产生较大的热应力导致裂纹产生；在“空冷”条件下进行l000次热冲击试验，2种涂层试样表面没有出现明显裂纹和涂层剥落；钇的加入促进铝和镍的扩散，促进了基体表面氧化铝膜的形成．钇改性铝化物涂层比单一铝化物涂层具有更好的耐高温氧化性能。

碳中和背景下热镀锌替代技术探讨

热镀锌由于其优异的耐蚀性能以及较低成本已成为使用最广泛的锌基覆盖层技术之一,但该技术存在能耗高、待镀工件尺寸受限、不适合现场施工等不足。为此,探讨了能够替代热镀锌的其他锌基覆盖层技术,并从首次维修寿命、寿命周期成本2方面因素对这些锌基覆盖层技术进行了比较。结果表明:热镀锌技术在性能和成本方面具有不可替代性。但热镀锌在生命周期中需要消耗大量锌锭和能源,直接或间接产生较大的碳足迹数值,在国家碳中和目标下,该技术可能会受到限制。在“双碳”目标下,已经出现了一些替代热镀锌技术的实际应用,最后展望了碳中和背景下最具替代潜力的锌基覆盖层技术。

计算流体力学(CFD)在化学气相沉积(CVD)模拟仿真中的应用

CVD工艺在工业生产中得到广泛应用,但CVD产物却受到许多参数的影响,而这些参数的变化如何影响沉积质量则需要重复试验才能得出结论。在CVD领域中引入计算流体力学(CFD)方法来对CVD过程进行数值模拟研究可以达到有效降低研发成本、提高沉积效率等目的。简要介绍了计算流体力学的概念;接着以AN⁃SYS Fluent软件为例,简述了计算流体力学仿真分析的方法;最后分别综述了计算流体力学方法在建立CVD反应的研究模型、CVD反应器结构改进以及CVD工艺优化等方面的应用。

K452合金表面CVD渗铝涂层制备温度对其750℃硫酸盐热腐蚀行为的影响

采用化学气相沉积(CVD)技术在K452合金表面沉积渗铝涂层,沉积温度分别为850、950和1050℃。研究了沉积温度对CVD渗铝涂层在750℃空气中表面沉积Na_(2)SO_(4)及Na_(2)SO_(4)+NaCl环境下热腐蚀行为的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对腐蚀前和后的试样进行截面形貌观察和物相结构分析。结果表明,在750℃下表面沉积Na_(2)SO_(4)及Na_(2)SO_(4)+NaCl热腐蚀50 h后,3种涂层试样均表现出了较K452合金更好的抗热腐蚀性能,且涂层的抗热腐蚀性能随着涂层沉积温度的增加而增强。

Inconel 718及其渗铝涂层在Na_(2)SO_(4)+5%NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为

采用化学气相沉积(CVD)工艺在镍基高温合金Inconel 718上制备了铝化物涂层,研究了Inconel 718合金及其渗铝涂层在750,850和950℃空气中Na_(2)SO_(4)+5%(质量分数)NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为。结果表明:基体表现出较差的抗腐蚀性能,且温度越高腐蚀越严重;腐蚀初期表面腐蚀产物主要由Cr_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3)组成,而随着腐蚀时间增加,尖晶石为主要腐蚀产物。此外,基体合金在850和950℃时的腐蚀膜疏松多孔,观察到开裂和剥落,抗腐蚀能力差;而渗铝涂层表现良好,腐蚀期间表面会形成Al_(2)O_(3)膜,极大提高了基体合金的抗腐蚀性能。虽然当腐蚀温度升高或腐蚀时间增加时,涂层会发生明显退化,且会导致腐蚀膜出现裂纹、孔洞等缺陷,其与涂层结合不紧密,但仍能在很大程度上有效保护基体。