预置Ti粉对激光氮化TC4涂层组织及性能的影响

采用直接激光氮化及表面预置1 mm钛粉后再激光氮化两种工艺在TC4合金表面制备了涂层。通过XRD和带能谱仪(EDS)的场发射扫描电镜(SEM)分析了涂层的物相结构、微观形貌和局部化学成分。由摩擦磨损试验仪、喷砂机和电化学工作站分别检测了涂层的滑动摩擦性能、抗冲蚀磨损性能以及电化学腐蚀性能。结果表明:两种工艺制备的涂层主要由TiNx(x=1、0.98和0.90)树枝晶、α-Ti片状晶及表面TiO2组成。经激光氮化处理后TC4合金的抗滑动摩擦、抗冲蚀磨损和耐酸蚀性能均得到了较大的提升。其中预置粉后再激光氮化由于反应充分,获得的涂层较厚,氮含量高,成分分布均匀,其抗滑动磨擦性能较TC4合金基体及直接激光氮化的样品分别提升了5.3倍和1.3倍,稳定的冲蚀失重率比基体及直接激光氮化的样品分别降低了37%及12%,极化电阻分别提高了18 915和12 537Ω。

Al对激光熔覆镍基合金涂层组织与性能的影响

为了提高球墨铸铁熔覆镍基合金涂层的性能,分别向镍基合金中添加0%、2%、4%、6%、8%(质量分数,下同)的Al。通过SEM、XRD、显微硬度、摩擦磨损、高温氧化实验分析了不同Al添加量对镍基合金熔覆层的显微组织、硬度、耐磨性能、抗高温氧化性能的影响。结果表明,Al的添加能提高镍基熔覆层的成型性,但当Al含量超过4%时,熔覆层出现了贯穿性裂纹缺陷。通过预置镍基中间过渡层,在无裂纹缺陷的前提下,可以将熔覆层中外加Al含量由原来的4%提高至8%。显微硬度实验表明,8%Al熔覆层的显微硬度最大,为740HV,是0%Al熔覆层的1.85倍。摩擦磨损实验表明,6%Al熔覆层上午耐磨性最好,磨损量仅为0%Al熔覆层的25%。850℃高温氧化实验表明,8%Al熔覆层在氧化120h后的抗氧化性最好,氧化产物为Al2O3、NiCr2O4、(Fe,Cr)2O3、γ-Ni,氧化增重为1.89mg/cm2,仅为0%Al熔覆层的35%。

Effect of Al Layer on Oxidation Behavior of NbCrAl Coating

NbCrAl coatings in the presence or absence of Al outer layer were prepared on C103 Nb based alloy and alumina substrate by direct current magnetron sputtering technique. The oxidation performance of coating systems was evaluated by isothermal oxidation tests. The element diffusion and oxidation behavior of the coating systems were investigated. The results indicate that the mass gains of NbCrAl and Al/NbCrAl coatings are 2.02 mg/cm^2 and 0.79 mg/cm^2 at 1 000 ℃ for short time. Al/NbCrAl coatings exhibit more effective protection than NbCrAl coatings. The addition of Al layer can improve the oxidation resistance of NbCrAl coatings, which is attributed to the Al layer offering enough Al content to react with oxygen to form a continuous and dense Al_2O_3 scale on NbCrAl coating and it can inhibit the further internal oxidation.

包埋渗结合激光熔覆制备复合涂层的高温抗氧化性

为了提高铌合金的抗氧化性能,采用铝硅共渗的方法在铌合金表面制备Al-Si涂层,结合激光熔覆技术于渗层上熔覆MOSi2涂层。探讨了Al-Si渗层的生长机制,研究了铌合金表面Al-Si渗层及MoSi2/Al-Si涂层的抗高温氧化性能。结果表明:Al-Si渗层的形成过程是源于Al、Si元素的先后沉积,优先形成了Al3Nb相。渗层厚度x与保温时间f遵循关系式:x=At1/2+7.4(1000℃:A=11.6,1050℃:A=16.2)。激光熔覆制备的MoSi2/Al-Si涂层均匀连续致密,与基体结合紧密,无裂纹孔洞等缺陷。主要相结构为MoSi2、Al3Nb、NbSi2、Nb5Si3和Mo(Si,Al)2。经1200℃氧化后,Al-Si渗层及MoSi2/Al-Si涂层都形成大量的SiO2保护膜,阻止了氧原子的进一步扩散。与Al-Si渗层相比,MoSi2层表面形成的连续致密混合氧化物有效避免了Al-Si渗层的快速消耗,MoSi2/Al-Si涂层的高温氧化优于Al-Si渗层。