溅射NiCrAlY渗Al涂层的高温氧化行为

用SEM、XRD和EPMA等手段,研究了溅射NiCrAlY涂层渗Al前后在1000℃和1100℃的高温氧化行为.结果表明,溅射涂层在1000℃形成了单相的α-Al2O3,具有优异的抗氧化性能;但在1100℃由于Al的过度消耗而失去保护作用.渗Al涂层在1000℃快速增长θ-Al2O3相,使其抗氧化性能稍逊于溅射涂层;在1100℃表面形成了以α-Al2O3为主的保护膜,抗氧化性能优于溅射涂层.

HR-2不锈钢表面渗Al涂层的制备

为避免制备温度过高引起基体性能退化,采用了室温熔盐电镀与热处理复合技术在HR-2不锈钢上进行了渗Al涂层制备研究,并对涂层的形貌、结构和成分进行了表征.结果表明,利用该技术制备渗Al涂层是可行的;经500℃和700℃两种温度下热处理,成功制得成分渐变、冶金结合且无缝隙和裂纹的10—15μmm厚渗Al涂层.经700℃下2h热处理后,渗Al涂层与基体无明显界面,依次由(Fe,Cr.Mn,Ni)_2Al5,(Fe,Cr,Mn,Ni)Al和(Fe,Cr,Mn,Ni)_3Al3层组成;与700℃热处理后不同,经500℃下10 h热处理后,渗Al涂层与基体间界面明显,由内外两层组成.

添加15%Mo对反应熔渗Al制备MoSi_2复合材料组织和力学性能的影响

采用在常规模压生坯中浸渗Al的方法,研究了MoSi2+Mo反应熔渗Al后的显微组织和力学性能的变化情况。研究表明:MoSi2坯体在1350℃反应浸渗Al可使抗弯强度高达737MPa,其断裂韧性也可达到4.3MPa·m1/2,远远高于热压单相材料;然而其相成分中存在残余的Si相和Al相将会阻碍其高温应用;在MoSi2坯体中加入Mo粉可以消除残余硅相;经过计算,当Mo添加量为15%(质量分数,下同)时,可以完全消除Si相,并使Al相达到最低,而其强度并不降低。同时SEM观察表明,添加15%Mo后其断口显示晶粒间絮状夹层变成颗粒状;黑色相面积较未加入Mo粉时减小。从而进一步证实添加15%Mo产生的组织变化将有利于该材料的高温力学性能。

渗Al/溅射NiCrAlY涂层在NaCl和水蒸气综合作用下的腐蚀行为

采用SEM、XRD和EPMA等手段,研究了溅射NiCrAlY涂层渗Al前后在700℃盐和水蒸气下的腐蚀行为.结果表明:溅射涂层中的Cr和表面生成的Cr2O3会与盐和水蒸气反应,涂层与基体产生剥离,腐蚀相当严重,失去保护作用;渗Al涂层表面形成了单相的薄而致密的Al2O3膜,Al2O3保护膜在盐和水蒸气环境中具有很高的化学稳定性,可以对原溅射涂层起到有效的保护作用.

K4104合金渗Al涂层抗高温氧化性能研究

采用料浆法在K4104合金表面进行热扩散渗铝,经1000℃×200h高温氧化性试验,用扫描电镜观察氧化后涂层的表面形貌。结果表明,渗Al涂层在氧化过程中已转变成连续致密的-αAl2O3氧化层和富铝的-βNiAl化合物层,使基体合金得到有效地保护,渗Al涂层具有良好的抗高温氧化性能。

镍基合金渗Al涂层氧化动力学特征分析

采用无机盐料浆法在涡轮发动机叶片材料表面制备渗Al涂层试样,对其进行1 000℃,200 h高温氧化性能试验,利用扫描电镜和光镜对氧化后的涂层表面形态进行了观察,并绘制了氧化动力学曲线和拟合氧化动力学方程。结果表明:料浆渗Al涂层形成的氧化膜在一定程度上改善了合金的抗氧化性能,延长了合金的使用寿命。试验过程中,氧化膜出现裂纹甚至产生微观通道而导致防护性能下降,说明氧化膜与基体间的微观结构与涂层的抗氧化性密切相关。

涡轮叶片用渗Al涂层高温氧化行为

采用料浆法在涡轮叶片材料K4104镍基高温合金表面制备渗Al涂层,利用静态高温氧化以及多种物理测试方法研究了渗Al涂层的防护性能。对试验过程中氧化动力学特征及氧化膜形貌的变化进行了深入的分析。试验结果表明:渗Al涂层改善了合金的抗氧化性能;长时间的高温氧化使渗Al涂层/基体间出现空洞,导致氧化膜剥落,涂层的抗氧化性能有一定程度减弱。

K4104镍基高温合金表面Al及Al-Si渗层的微观组织研究

分别采用料浆法和粉末包埋法在K4104镍基高温合金上制备Al-Si和Al渗层。借助X射线衍射(XRD)和电子探针(EPMA),详细分析Al-Si、Al渗层的微观组织,探讨渗层形成机理,并且对比研究Al-Si共渗层和单渗Al层的微观结构,找出Si对渗Al层组织结构的影响。结果表明:Al-Si共渗渗层中包含CrxSiy化合物、富Al的β、富Ni的β、Cr的碳化物和γ′相,单渗Al层则包含富Al的β、富Ni的β、Cr的碳化物和γ′相;Si的加入使Al-Si共渗层出现过渡层,过渡层导致Al元素含量由外向内的减少趋势较单渗Al的平缓。

NaCl盐对Ti_2AlNb合金表面渗镀Al层热腐蚀行为影响

为提高Ti_2AlNb合金的实际使用温度,采用加弧辉光等离子渗镀技术在合金表面制备渗镀Al层,研究渗镀Al层在750℃下涂盐Na_2SO_4和Na_2SO_4+25%NaCl的热腐蚀行为。同时利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对腐蚀产物的形貌进行观察,并结合X射线衍射对相组成进行分析。结果表明:渗镀Al层组织均匀致密,与基体结合良好。涂层可分为明显的3个区域:最外层Al_2O_3薄膜、次表层纯Al沉积层和内层Al-Ti-Nb扩散层。扩散层主要包括Al_3Ti﹑Al_3Nb和AlNb_2等相。渗镀Al层试样在750℃的Na_2SO_4盐热腐蚀100 h后,仅增重约2 mg/cm^2,表现出良好的抗热腐蚀性能;而在Na_2SO_4+25%NaCl混合盐中,试样则先增重后逐渐减重,整个涂层出现明显开裂和剥落,其原因是Cl–的渗入使表面形成的Al_2O_3膜被破坏,进而加速消耗涂层中的Al。

Ti2AlNb合金表面渗镀Al层的抗热腐蚀性能

目前,鲜见对Ti_2AlNb合金表面渗镀Al层在高温熔盐环境中耐腐蚀性能的报道。采用加弧辉光等离子渗镀技术在Ti_2AlNb合金表面渗镀Al层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了渗镀Al层的形貌、结构及相组成;采用涂盐热腐蚀试验研究了渗镀Al层在750℃的Na_2SO_4熔盐中的热腐蚀行为。结果表明:渗镀Al层由外层纯Al沉积层和内层Al-Ti-Nb扩散层组成,其组织均匀致密,与基体结合良好;在750℃的Na_2SO_4熔盐中,Ti_2AlNb合金基体腐蚀增重显著,腐蚀产物出现明显的层状剥落现象,耐热腐蚀性较差,而渗镀Al层试样仅发生微小的增重,腐蚀100 h后,内部扩散层还比较完整,未出现氧化和硫化的现象,仍拥有足够的Al源来抵抗接下来的腐蚀进程。

AM60镁合金表面扩渗Zn-Al工艺研究

研究了粘结剂、温度、时间等因素对AM60镁合金表面扩渗Zn-Al质量的影响。结果表明:在表调等前处理条件下,采用硅溶胶作为粘结剂,Zn-Al粉比例1∶1,温度450°C,扩渗时间8h,可得到由Mg-Zn-Al固溶体及金属间化合物组成的优良扩渗层,有效提高了AM60镁合金表面硬度和耐腐蚀性能。

造孔剂含量对无压浸渗法制备SiC/Al复合材料性能的影响

采用无压浸渗法制备了SiC/Al复合材料,研究了造孔剂含量对SiC/Al复合材料性能的影响。实验结果表明:不同含量的造孔剂对残余气孔率的影响不同,随着造孔剂加入量的增加,残余气孔率先减小后增大,但试样抗弯强度呈先增加后减小。在SiC/Al复合材料中加入质量分数为20%的造孔剂时,SiC/Al复合材料的抗弯强度出现最大值,其残余气孔率达到最小值0.9%左右。

纯镁材表面Zn，Al混合粉合金扩渗层形成的机制

根据纯镁材在扩渗温度不变的条件下,扩渗合金层形成特征随着扩渗时间的变化,研究了纯镁表面扩渗(Zn,Al)合金层的形成机制。结果表明:扩渗温度在390℃时,表面合金化过程中反应扩渗机理是镁表面合金化过程的关键阶段;扩渗时间由4h延长至8h,开始形成Al6Mg10Zn金属间化合物反应层,随后进一步发展为更加稳定的Al5Mg11Zn4金属间化合物。Zn元素的扩渗量对Al6Mg10Zn和Al5Mg11Zn4的转换起主控作用,并建立了相应的扩渗合金化模型。

不同方法制备K403镍基高温合金渗铝层的氧化行为研究

目的研究采用包埋渗(PCA)、料浆渗(SA)和化学气相沉积(CVD)3种方法,在Ni基高温合金K403上制备渗Al涂层的成分和结构差异及其对氧化行为的影响,为采用相关方法制备高性能渗Al涂层提供理论和实验指导。方法在K403上,采用3种方法在950℃下扩散渗Al,通过带能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析仪(TGA)分析不同方法制备的渗Al涂层的成分变化情况,以及对Al_(2)O_(3)生长机制的影响。结果采用SA、PCA、CVD3种方法扩散渗Al,均获得了β-NiAl涂层,其中来自K403合金基体元素(尤其是Ti)的掺杂情况各不相同,掺杂浓度按照涂层制备方法排列顺序为SA>CVD>PCA。在1000℃空气中恒温氧化,结果表明,CVD渗Al涂层的氧化速度最慢,PCA最快,SA居中。这是由于Ti的掺杂水平不同,导致涂层的氧化行为,尤其是亚稳态θ-Al_(2)O_(3)向稳态α-Al_(2)O_(3)的转变过程发生了变化。在氧化时,PCA渗Al涂层快速生长θ-Al_(2)O_(3)膜,适量Ti的掺杂致使CVD渗层α-Al_(2)O_(3)膜快速形成。虽然SA渗Al涂层在多数地方生长α-Al_(2)O_(3)膜,但过量Ti掺杂导致渗层析出较多大尺寸富Ti相,快速外氧化和内氧化使得涂层的总氧化速度居于另2种涂层之间。结论在K403上采用不同方法渗Al,合金元素的掺杂水平不同,使得制备的β-NiAl涂层的氧化机制发生变化。

干摩擦下铸钢表面Ni/Al_2O_3渗层摩擦磨损性能研究

以铸渗工艺制备出的Ni/Al2O3复合功能渗层作为研究对象,采用MM-200摩擦磨损试验机,摩擦副采用GCr15钢环,在干摩擦条件下考察其摩擦磨损性能;使用扫描电子显微镜观察磨痕形貌。结果表明:Ni/Al2O3复合功能渗层的耐磨性能随氧化铝的加入量增加而增加,载荷和滑动线速度对复合渗层的摩擦磨损性能影响也很大,随载荷与滑动线速度的增加,其磨损率持续增加,而摩擦系数则随载荷增加逐渐降低。Ni/Al2O3复合渗层的磨损机理主要为疲劳磨损、脆性断裂和磨粒磨损。

碳钢Cr-Ti共渗及Al-Ti共渗层的组织和性能

为了提高碳钢构件的硬度、耐磨性和耐蚀性,对35钢及20钢实施Cr Ti共渗及Al Ti共渗,用X射线、EPMA、显微硬度及摩擦磨损实验等分析测试方法,研究了渗层的组织和性能.结果表明,35钢Cr Ti共渗层外侧富Cr、内侧富Ti,在3.5%NaCl和10%H2SO4溶液中有良好的耐蚀性;渗层表面硬度HV0.2=1900,耐磨性比17Cr2Ni2Mo渗碳钢对比试样提高3倍.35钢Al Ti共渗层外侧富Ti、内侧富Al,在10%H2SO4溶液中的耐蚀性较差;渗层表面硬度为HV0.2=400,但耐磨性仍比对比试样提高近一倍.

AZ91镁合金热扩渗涂层的研究

采用固体粉末法对AZ91镁合金实施了渗A l、A l-Ce共渗.通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱和腐蚀测量系统对渗层组织进行了分析.结果表明,该方法能使镁合金表面得到良好的渗层组织,有一定的工程意义.经检验渗A l、A l-Ce渗层均能提高镁合金的耐腐蚀性能,渗A l-Ce的耐蚀性更是明显高于渗纯铝.

AZ91D镁合金热扩渗涂层研究

用固体粉末热扩渗法,对AZ91D镁合金表面实施纯Al及Al-Ce共渗处理。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱分析以及硬度测试和极化曲线测量,研究了扩渗涂层的组织和性能。结果表明,本方法可在镁合金表面获得连续、致密的表面渗层,渗Al及Al-Ce共渗层均能提高镁合金的硬度及耐腐蚀性,Al-Ce共渗层的硬度及耐蚀性明显优于渗纯铝。

渗铝涂层对Cr20Ni80电热合金丝抗氧化性能的影响

为提高电热合金丝的抗高温氧化性能,采用固体粉末包埋法在Cr20Ni80电热合金丝表面制备渗铝涂层,通过高电阻电热合金快速寿命装置对渗铝试样在恒温1 000℃下进行高温氧化试验、在恒温1 200℃下进行快速寿命测试并拟合电阻随时间的变化曲线,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和热重分析仪(TGA)研究了渗铝涂层结构、氧化膜形貌、氧化膜相组成以及渗铝试样氧化动力学。结果表明:渗铝试样快速寿命相较于未渗铝试样提高了7.62%。渗铝涂层为双层结构,内外层厚度约为5μm和40μm。渗铝试样氧化动力学曲线基本符合抛物线规律。氧化膜分为3层:最外层为Al2O3与微量NiO;次外层为Ni Al及少量Al2O3、NiO;最内层是富Cr层和Cr2O3,并存在少量不连续分布的Si O2。氧化初期,渗铝试样迅速在表面形成了一层均匀致密的Al2O3保护性氧化膜,有效地改善了Cr20Ni80电热合金丝抗氧化性能。

铜表面Ni2Al3涂层高温抗氧化性能与组织转变研究

以铜为基体,采用电镀镍和浆料包渗铝法制备出Ni2Al3渗层。研究了900℃下空气中不同氧化时间,Ni2Al3渗层的高温抗氧化性能与组织转变行为。结果表明:经电镀Ni及随后800℃×12h浆料包渗铝,可在铜表面获得厚度为250μm、物相单一的致密Ni2Al3渗层。900℃氧化实验过程中,氧化时间在100h内,渗层表面X射线衍射分析中,没有Al2O3相衍射峰产生,Ni/Ni2Al3界面的Ni2Al3相首先转变为NiAl相,并且NiAl相随时间延长而增厚;超过150h后,在渗层中Al2O3相出现衍射峰,同时Ni2Al3相全部转变成NiAl相。在高温氧化过程中渗层无明显剥落现象,到250h时渗层仍具有良好的抗高温氧化性能,渗层表面由NiAl相和Al2O3相组成。