GH907高温合金表面电弧离子镀NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层的高温抗氧化性能研究

为提高GH907高温合金在750℃下高温抗氧化性能。在GH907合金表面采用电弧离子镀技术(AIP)制备NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层。系统开展复合涂层的高温抗氧化行为和机理研究,利用XRD、SEM和EDS等微尺度分析表征方法,全面解析氧化过程中物相的结构特征、氧化产物成分及表/截面形貌特征。结果试验表明,750℃氧化500 h后,GH907高温合金氧化层(FeO,Fe_(2)O_(3))萌生大量裂纹,氧化层发生大面积剥落。基体呈迅速氧化增重趋势,500 h质量增重值为22.38 mg/cm^(2)。相比之下,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层在氧化实验中,由于形成连续且致密的Al2O3屏障层,有效抑制氧气内扩散,延缓GH907高温合金发生氧化反应的影响。氧化80 h质量增重为6.37 mg/cm^(2),随后质量增重率趋于稳定,500 h复合涂层质量增重值仅有7.68 mg/cm^(2)。结论由此表明,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层可以显著提高GH907高温合金高温抗氧化性能。

高低温交替海洋环境下NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层的腐蚀失效机理

为探究NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层在高低温交替海洋环境中的腐蚀损伤和退化机理,通过设计高-低温氧化交替和高温氧化-酸性盐雾交替试验,对NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层腐蚀损伤开展研究。试验结果表明,经750℃高-低温交替氧化50次循环后,涂层在氧化试验中发生氧化侵蚀,但表面结构完整性并未受到破坏。试验结束后合金质量仅增加了3.87 mg/cm^(2),表明涂层有效抑制了氧气向内部发生扩散,避免了基体遭受氧化侵蚀。在50次高温氧化-酸性盐雾交替循环过程中,NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层发生了严重的腐蚀降解,试验结束后合金质量高达13.52 mg/cm^(2)。氧化层结构因长期的盐雾侵蚀导致表面松动,萌生腐蚀孔洞甚至发生脱落。随着高温氧化-酸性盐雾交替循环次数的增加,引起涂层损伤的临界反应由氧化侵蚀转变为热腐蚀。混合盐共晶反应生成的氯气作为催化载体,加速了氧化产物的生长,证明NiCoCrAlY/AlSiY复合涂层在高温氧化-酸性盐雾交替环境下的抗腐蚀性能较弱。

预处理温度对NiCoCrAlYHf涂层氧化行为及表面粗化机制的影响

NiCoCrAlYHf涂层作为热障涂层体系中的粘结层已得到广泛应用,其服役过程中的氧化行为和表面粗化机制受预处理温度的影响较大。为明确预处理温度的影响,对预处理涂层和等温暴露涂层的特性进行了表征和分析,包括微观结构、重量变化、热生长氧化物(TGO)厚度和表面粗糙度。

NiCoCrAlY/NiCoCrAlYN涂层的腐蚀磨损行为

目的在中碳钢表面制备金属+氮化物涂层以研究其在腐蚀、磨损耦合环境下的服役行为。方法利用电弧离子镀技术在42CrMo钢基体表面制备NiCoCrAlY/NiCoCrAlYN双层涂层,通过改变氮气流量来调控涂层中氮元素含量。采用显微硬度计以及特制的腐蚀磨损试验机,同时结合XRD、XPS、SEM等各类表征技术研究涂层力学及腐蚀磨损行为。结果NiCoCrAlYN涂层物相主要为γ-Ni、γ'-Ni_(3)Al、fcc-CrN和fcc-AlN。随着N_(2)流量的逐步引入,涂层中CrN/AlN陶瓷相含量增加,显微硬度从575HV_(0.05)逐渐提升至730HV_(0.05),而结合力等级从HF 2下降至HF 3。NiCoCrAlY/NiCoCrAlYN双层涂层比NiCoCrAlY单层涂层具有更佳的腐蚀磨损性能,且随着N含量的增加而显著提升。当N2流量为400 mL/min时,涂层显示出最佳的腐蚀磨损性能。此外,涂层的失效形式也由磨损失效逐渐转变为腐蚀失效。结论由于氮化物表层的高硬度特性增强了涂层耐磨性,NiCoCrAlY-NiCoCrAlYN界面的阻挡作用提高了涂层耐蚀性,加之底部NiCoCrAlY层具有良好的韧性和延展性,三者的综合作用导致NiCoCrAlY/NiCoCrAlYN双层涂层的腐蚀磨损性能优于NiCoCrAlY单层涂层。

电弧离子镀NiCoCrAlY涂层的组织结构及初期氧化

采用XRD,SEM,TEM和光激发荧光谱等技术对电弧离子镀制备的NiCoCrAlY涂层的组织结构和初期氧化的机理进行了研究.结果表明,电弧离子镀方法沉积的NiCoCrAlY涂层具有纳米晶体结构,呈明显的层状生长.真空退火后涂层内的层状结构消失,涂层组织更致密,晶粒明显长大.有孪晶出现.涂层在真空退火后表面已经生成一层很薄的以α-Al2O3为主的氧化膜,在高温氧化过程中,涂层表面的亚稳态氧化物θ-Al2O3先增多,然后逐渐转变为稳态的α-Al2O3,并对其相关机理进行了探讨.

纳米CeO_(2p)对镍基高温合金表面NiCoCrAlY激光熔覆涂层氧化行为的影响

纳米CeO_(2p)是合金中最为常用的一种稀土改性材料,可明显改善合金的抗氧化性能.为了研究纳米CeO_(2p)对双层热障涂层中NiCoCrAlY粘结层抗氧化性能的影响.本文采用激光熔覆技术,在镍基高温合金表面上制备了4种纳米CeO_(2p)含量不同的NiCoCrAlY粘结涂层,分析了它们在1050℃空气氛围中的等温氧化行为,并初步探讨了纳米CeO_(2p)的作用机制.结果表明:添加纳米CeO_(2p)的涂层的抗氧化性能均高于未加纳米颗粒的涂层,其中添加2%(质量分数)纳米CeO_(2p)的涂层抗氧化性能最好.在氧化100 h后,添加2%纳米CeO_(2p)涂层的质量增加仅为1.56 mg/cm^2,较未加纳米颗粒的涂层减少一半以上;同时,涂层进入稳态氧化所需要的时间极短.仅为未加纳米颗粒的涂层的1/20;此外,涂层氧化膜在长时间氧化后仍很致密,涂层内部仅出现轻微的内氧化,而相同氧化条件下的未加纳米颗粒的涂层的氧化膜已趋于失效.

IC6合金NiCoCrAlY涂层在制造过程中的修复研究

研究了适用于 IC6合金的 Ni Co Cr Al Y涂层在制造过程中的修复对涂层本身及 IC6合金基体的显微组织和力学性能的影响。结果表明 ,与原始态涂层相似 ,修复态涂层通过扩散层与基体紧密结合 ,涂层 /基体界面处没有任何孔洞和裂缝 ,各元素在涂层、基体之间存在明显的浓度梯度。而且涂层修复对 IC6合金的显微组织和力学性能均没有明显影响。经过 110 0℃ / 90 MPa持久试验后 ,原始态涂层和修复态涂层与 IC6合金基体之间都发生了明显的互扩散 ,涂层中 Mo含量上升到 16 % (质量分数 ,下同 )左右 ,而 Cr和 Co含量下降至 5 %左右 ,但涂层仍然与合金基体结合紧密。因此 ,Ni Co Cr Al

等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3涂层的制备及摩擦性能研究

目的：制备等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2 O3高温固体润滑耐磨涂层,并研究该涂层的摩擦性能和磨损机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2 O3复合粉体,用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2 O3复合涂层。用SEM和XRD等手段分析粉体和涂层的显微结构和物相组成,研究涂层从室温到800℃的摩擦磨损性能,探讨NiCoCrAlY/Al2 O3复合涂层在室温和高温下的磨损机理。结果 Al2 O3颗粒表面均匀包覆着一层致密的NiCoCrAlY合金,包覆层厚度大约为3~5μm；等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2 O3复合涂层呈典型的层状结构,涂层各层间结合良好,涂层中孔隙率约为2.84%,主晶相为NiCrAl合金相和Al2 O3相。涂层的摩擦系数随温度的升高逐渐降低,在室温下约为0.64,800℃时在0.4以下。高温下,金属氧化物的形成是摩擦系数降低的主要原因。涂层的磨损率随温度的升高先升高后降低。涂层在低温下为脆性断裂和磨粒磨损,高温下为氧化磨损、磨粒磨损、塑性变形和金属氧化物的转移。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2 O3复合涂层是一种性能优良的高温固体润滑耐磨涂层。

电弧离子镀NiCoCrAlY涂层的透射电镜研究

采用透射电镜技术对电弧离子镀制备的NiCoCrAlY涂层的微观组织结构进行了研究,结果表明,电弧离子镀沉积后,在DSM11高温合金基体γ′相中析出大量的弥散纳米γ相颗粒,析出的γ相与γ′相取向相同。γ′晶胞内部出现大量的堆垛层错,涂层与基体界面之间的应力处于一个较低的水平。电弧离子镀方法沉积的NiCoCrAlY涂层具有纳米晶体的结构,且涂层比较致密。真空退火后涂层内部的结合更致密,晶粒明显长大,部分晶粒有孪晶出现,并伴随β-NiAl或CoAl相析出。

冷喷涂NiCoCrAlY涂层的微观性能研究

运用冷喷涂技术制备了NiCoCrAlY合金涂层,通过扫描电镜和能谱仪对涂层表面以及横截面的微观结构、喷涂粒子之间的结合变形情况进行了观察和成分分析,运用显微硬度计对制备的NiCoCrAlY合金涂层内部的显微硬度进行了测量。结果表明,只有使用氦气作为载气时才能运用冷喷涂技术制备出NiCoCrAlY合金涂层,使用空气和氮气作为载气时无法制备;在不同粉体成分下,NiCoCrAlY合金粉体的沉积特性不同,所制备的涂层微观性能也不同。

等离子喷涂NiCoCrAlY/Al_2O_3高温固体润滑耐磨涂层的抗氧化性能研究

目的研究等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层在850℃时的高温抗氧化性能和抗氧化机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,并采用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。采用SEM和XRD研究粉体和涂层的显微结构和物相组成,并采用马弗炉研究复合涂层在850℃的恒温氧化动力学曲线,通过研究氧化96 h以后涂层表面的组织形貌,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的抗氧化机理。结果 NiCoCrAlY合金层均匀致密地包覆在Al2O3颗粒的表面,包覆层厚度约为3-5μm。复合粉体的主要组成为Al2O3相和NiCoCrAlY合金相,没有其他杂质相的存在。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层氧化动力学曲线分为大斜率直线、抛物线和系数几乎为0的抛物线等3个阶段。氧化96 h以后,涂层的氧化质量增量为4.9 mg/cm2左右,表面形成了一层连续的氧化物保护膜,经EDX分析,氧化膜层主要由Al,O,Cr和Ni组成。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层具有良好的高温抗氧化性能,涂层中Ni,Cr,Al的氧化以及硬质相Al2O3的加入是涂层抗氧化的主要原因。

盐雾腐蚀对NiCoCrAlY涂层性能的影响

利用中性盐雾试验对物理气相沉积制备的NiCoCrAlY防护涂层进行常温腐蚀 ,研究了常温盐雾腐蚀对NiCoCrAlY涂层的微观形貌以及高温性能的影响 .试验结果表明 :经过盐雾腐蚀的涂层表面的均匀性和完整性均被破坏 ,涂层表面产生了大量的腐蚀坑 ;高温循环氧化以后 ,表面形成的Al2 O3 氧化膜变得粗糙、破碎且不连续 ,而且氧化膜容易剥落 ,降低了涂层的高温抗氧化能力 。

NiCoCrAlY涂层的抗中性盐雾腐蚀性能

通过中性盐雾腐蚀试验研究了低膨胀高温合金GH907基体上采用低压等离子喷涂制备的NiCoCrAlY涂层和NiCr涂层的抗腐蚀性能,并对其腐蚀形貌与产物进行了分析。结果表明:盐雾腐蚀500 h后,NiCoCrAlY涂层表面出现了失光变色,在表面出现了几个无破坏性的腐蚀坑,涂层表面大部分仍保持较好的完整性,其腐蚀等级仅下降到9级;而NiCr涂层的表面出现了较多的腐蚀斑点,涂层的完整性已经被破坏,涂层表面产生了腐蚀裂纹,其腐蚀等级下降到4级;腐蚀产物主要为镍、铁、钴等的氧化物,NiCoCrAlY涂层表现出较强的抗中性盐雾腐蚀性能。

喷丸处理对IC6合金NiCoCrAlY涂层表面粗糙度的影响

研究喷丸处理对IC6合金N iCoCrA lY涂层表面粗糙度的影响。结果表明,在涂层真空扩散处理后进行喷丸处理,喷丸压力0.4MPa和时间4m in可显著改善N iCoCrA lY涂层表面粗糙度,使Ra降至1.6μm以下,并可提高涂层致密度。涂层喷丸处理所引入的残余压应力没有引起基体IC6合金再结晶。因此采取喷丸处理改善IC6合金N iCoCrA lY涂层表面粗糙度是完全可行的。

热处理态NiCoCrAlY涂层的抗中性盐雾腐蚀性能

通过500 h中性盐雾试验研究了在低膨胀高温合金GH907上低压等离子喷涂(LPPS)的NiCoCrAlY涂层在热处理后的抗腐蚀性能,并与热处理态的LPPS制备的NiCr涂层的抗腐蚀性能进行了对比。结果表明,盐雾腐蚀500 h后,NiCoCrAlY涂层在扫描电镜下可以看到几个无破坏性作用的腐蚀坑,涂层表面仍保持较好的完整性和光洁性,对腐蚀产物的EDS面扫描表明腐蚀产物主要为Al的氧化物,涂层的腐蚀保护等级仅下降到9级;而NiCr涂层的表面出现了较多的腐蚀斑点,涂层的完整性和均匀性均已经被破坏,涂层表面产生了腐蚀裂纹,其腐蚀等级下降到4级。EDS分析表明腐蚀产物主要为Ni、Fe、Co等的氧化物。对比结果表明,NiCoCrAlY涂层表现出比NiCr涂层更强的抗中性盐雾腐蚀性能。

炮钢表面电弧离子镀NiCoCrAlY涂层的性能研究

用电弧离子镀技术在炮钢表面沉积NiCoCrAlY涂层,研究了涂层的硬度与摩擦磨损性能、高温抗氧化性及耐腐蚀性。结果表明:涂层的硬度较炮钢提高了近36%,炮钢的磨损机制主要为严重的磨料磨损和塑性流动,NiCoCrAlY涂层磨损机制主要是粘着磨损,NiCoCrAlY涂层的摩擦系数(0.57～0.65)小于炮钢的摩擦系数(0.78～0.86);NiCoCrAlY涂层在850℃空气中氧化100 h后的动力学结果表明,涂层大大提高了炮钢的高温抗氧化性能,其原因是表面形成了θ-Al2O3和α-Al2O3氧化膜阻止了炮钢基体被氧化,同时NiCoCrAlY涂层由β-(Ni,Co)Al、α-Cr与γ-Ni相转变为γ-Ni、γ′-Ni3Al和FeNi相;NiCoCrAlY涂层在3.5%NaCl溶液中较炮钢自腐蚀电位提高了近200 mV,能够显著提高炮钢的抗腐蚀能力。

NiCoCrAlY/Al2O3-13%TiO2复合涂层的耐锌铝腐蚀性

为了解决热镀锌铝工艺中沉没辊受到熔融锌铝液腐蚀的问题,采用超音速火焰喷涂技术在316L基体上制备了NiCoCrAlY粘结层,并利用等离子喷涂技术制备了NiCoCrAlY/Al 2O 3-13%TiO 2复合涂层.结果表明,复合涂层界面处的热膨胀系数突变减缓,使得界面处的应力集中减少,从而对裂纹扩展起到延缓和抑制作用,因而复合涂层的抗裂性能增强.复合涂层在锌铝液中的使用寿命可以达到9 d,高于传统Al 2O 3-13%TiO 2涂层.复合涂层的结合强度也高于传统Al 2O 3-13%TiO 2涂层,但复合涂层的最终失效形式依然是由两种材料的热胀系数不匹配所导致的涂层开裂.

氧化铈对NiCoCrAlY涂层抗热腐蚀性能的影响

为了研究纳米氧化铈对NiCoCrAlY涂层抗热腐蚀性能的影响,考察了添加3种不同含量纳米氧化铈的NiCoCrAlY熔覆涂层在1 050℃混合硫酸盐(质量分数为75%Na2SO4+25%K2SO4)作用下的热腐蚀行为,并与未加纳米颗粒的涂层进行了比较。结果表明:添加纳米氧化铈后,涂层的抗热腐蚀性能得到了较大提高,其中添加质量分数为2%纳米氧化铈的改善效果最好;在相同实验条件下,添加纳米氧化铈涂层,不仅表面完整性要好于未加纳米颗粒的涂层,而且其腐蚀层的深度也远小于未加纳米颗粒的涂层。

适用于Ni_3Al基合金IC6的NiCoCrAlY涂层研究

为了研制适用于IC6合金的NiCoCrAlY包覆涂层,采用离子电弧镀方法在Ni3Al基合金IC6上涂覆了NiCoCrAlY5元包覆涂层,测试了涂覆涂层后IC6合金的主要力学性能和抗氧化抗腐蚀性能.结果表明,NiCoCrAlY涂层主要由γ(Ni)、γ′(Ni3Al)、β(NiAl)和α Cr组成,可使IC6合金的抗氧化抗腐蚀性能得到明显改善,而且对IC6合金的主要力学性能无明显影响,是IC6合金一种较为理想的防护涂层.

冷喷涂NiCoCrAlY高温合金防护涂层性能研究

在600℃、2.3 MPa压力和氦气环境下用冷喷涂技术制备了NiCoCrAlY涂层。在600℃下对涂层进行了热处理,用扫描电镜(带能谱仪)、显微硬度测试仪分析了热处理前后涂层微观形貌及显微硬度。结果表明,用冷喷涂技术可以制备出结构致密的NiCoCrAlY涂层,热处理后的涂层变得更加致密,显微硬度有了明显的提高。