HL-1M 装置原位硅化涂层的研究

ＨＬ－１Ｍ装置采用硅化技术，大大改善了第一壁条件，提高了等离子体约束性能。对ＨＬ－１Ｍ装置的硅化涂层性能以及对等离子体杂质、热辐射和再循环进行了研究，并对装置抽气扁管内壁状态进行了分析描述。

HL—1M装置原位硅化涂层研究

自ＨＬ－１Ｍ装置采用硅化技术，大大改善了第一壁条件，提高了等离子体约束性能，本文对ＨＬ－１Ｍ装置的硅化涂层性能以及对等离子体杂质，热辐射和再循环进行了研究，并对装置抽气扁管内壁状态进行了分析描述。

难熔合金硅化物涂层界面扩散致退化与阻扩散技术研究进展

Si元素的快速内扩散与界面反应是导致高温下难熔合金表面硅化物涂层抗氧化性能退化并缩短其服役寿命的重要原因。本文综述了高温下难熔合金硅化物涂层界面Si元素的扩散原因、扩散行为、互扩散层的生长规律以及界面反应对硅化物涂层成分结构与抗氧化性能等的影响。同时还分别论述了元素改性、第二相掺杂以及界面阻扩散层等常见的阻扩散、抗退化技术的研究进展,探讨了不同材质界面阻扩散层的作用机理及其优缺点,最后对未来界面阻扩散层技术的发展与研究方向进行了展望。

熔烧温度对铌钨合金表面硅化物涂层显微组织和抗高温氧化性能的影响研究

硅化物涂层是航天航空用铌合金高温结构部件最常用的高温防护涂层,为了提高硅化物涂层的性能以满足铌合金高温结构部件越来越严苛的服役条件,采用料浆熔烧法在铌钨合金表面制备硅化物涂层,并通过改变涂层熔烧温度(1350,1400,1450,1500℃),研究熔烧温度对涂层微观结构和抗高温氧化性能的影响。结果表明:4种熔烧温度涂层致密层的主成分为(Nb,X)Si_(2)(X为Zr、Cr和Ti),过渡层为稳定的Nb_(5)Si_(3);涂层在1600℃高温下氧化2 h,氧化反应主要发生在表面的疏松层,Si、Zr、Ti、Cr等元素发生了选择性氧化,ZrO_(2)作为“氧化物钉”弥散在SiO_(2)玻璃膜中,涂层展现出良好的抗高温氧化性能。熔烧温度为1350℃样品的抗高温氧化性能最优。

钼及钼合金改性硅化物高温抗氧化涂层研究现状

钼及钼合金因具有优异的高温力学性能而被广泛应用于电子工业、航空工业、核工业等领域,但这类材料在高温下易氧化的特性限制了其在工业生产中的应用。在钼及钼合金表面制备硅化物涂层是提高其抗氧化性能的主要措施,通过元素改性的方式可进一步提高硅化物涂层的抗氧化防护效果。本文结合近年来钼及钼合金改性硅化物高温抗氧化涂层的研究进展,详述了改性元素抑制涂层氧化损耗、阻止Si贫瘠区形成、提高涂层自愈性和降低涂层裂纹形成倾向四种抗氧化机理,介绍了常见的元素改性硅化物涂层体系及制备工艺,展望了今后钼及钼合金改性硅化物高温抗氧化涂层的研究方向。

钼铼合金表面MoSi2涂层制备及其结构性能

采用包埋渗法在钼铼合金基体上制备MoSi2涂层,探讨包埋渗工艺条件对涂层厚度的影响,通过X射线衍射、扫描电镜等手段研究所制备涂层的理化特性。研究结果表明:渗剂中氟化钠活化剂的用量、热处理温度及保温时间对涂层厚度具有显著影响。当渗剂中硅粉、氟化钠、氧化铝的重量比为30∶5∶65,热处理温度为1 000℃,保温时间为2 h时,所制备得到的涂层均匀性较好,涂层厚度约25μm。

TC4合金表面Zr-Y改性渗硅涂层的组织结构及高温摩擦磨损性能

采用固体粉末扩散渗方法在TC4合金表面制备了Zr-Y改性的渗硅涂层,研究了渗层的组织结构、高温摩擦磨损性能及磨损机制。结果表明:Zr-Y改性渗硅涂层具有多层梯度结构,外层由TiSi_(2)和少量ZrSi_(2)组成,较薄的中间层为TiSi相,内层为Ti_(5)Si_(4)和Ti_(5)Si_(3)的混合物。涂层的显微硬度明显高于TC4合金基体,且由表及内呈梯度降低趋势。高温摩擦磨损实验(600℃)结果表明,Zr-Y改性渗硅涂层具有优良的摩擦磨损防护性能。与GCr15对磨时的磨损率约为3.59×10^(-5)mm^(3)/(N·m),是相同条件下TC4合金磨损率的36.6%,磨损机制主要为GCr15在涂层表面的擦涂和氧化磨损。与Al2O3球对磨时的磨损率为9.75×10^(-5)mm^(3)/(N·m),是相同条件下TC4合金磨损率的18.9%,磨损机制为疲劳磨损、氧化磨损和黏着磨损。

专利名称:一种利用废旧二硅化钼涂层制备三氧化钼的方法

专利申请号:CN201911016413.8公开号:CN110723751A申请日:2019.10.24公开日:2020.01.24申请人:中南大学本发明公开了一种利用废旧二硅化钼涂层制备三氧化钼的方法,属于稀有金属回收再利用技术领域。本发明利用基体与二硅化钼涂层热膨胀系数的不同采用热震的方法,在800℃通入氢气的情况下热震10~50次,其中每次热震包括保温10 min水冷降温10 min。

铌合金硅化物涂层的结构及高温抗氧化性

分析了Ｃ－１０３铌合金不同改性成分的Ｔｉ－Ｃｒ－Ｓｉ硅化物涂层在氧化前后组织结构的变化，以及改性成分和涂层结构对高温抗氧化性的影响，结果表明，Ｇｅ、Ｍｏ和Ｗ改性的涂层结构不利于高温抗氧化性能的改善，添加Ｚｒ和Ａｌ后，其涂层组织结构有利干提高高温抗氧化性．

包渗法制备硅化物涂层的结构形貌及形成机理

采用包渗法在C-103铌合金基体上制备MoSi2涂层,通过X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等手段研究涂层表面、截面形貌以及氧化后涂层结构变化,并分析硅化过程中涂层的形成机理。研究结果表明:包渗法制备硅化物涂层是通过反应扩散形成的,硅化过程服从抛物线规律;该涂层为复合结构:MoSi2相为主体层;以NbSi2相为主、并含少量Nb5Si3相的两相为过渡区;Nb5Si3相为扩散层。在高温氧化环境下,涂层表面生成致密的非晶氧化层,有效地阻止了氧向涂层内扩散。

难熔金属表面硅化物涂层的研究进展

硅化物涂层在高温下能够形成具有'自愈合'能力的SiO2玻璃膜,能够有效阻止氧向基体一侧的扩散,保护基材不被氧化,已成为难熔金属表面最为成熟的高温抗氧化涂层,在航空、航天等领域得到了广泛的应用。硅化物涂层主要有Si-Cr-Ti(Fe)、MoSi2和NbSi23大类体系。概述了难熔金属表面这3种硅化物涂层的制备方法、抗氧化机理、失效机制以及改性研究进展,并对其未来的发展趋势进行了探讨。

铌合金表面硅化物涂层的界面结构

采用复合包渗法在C103铌合金基体上制备硅化物涂层,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和能谱分析(EDS)等检测手段对涂层的组织结构进行观察和分析,重点采用TEM分析涂层与基体界面区的微观结构。结果表明:涂层是以MoSi2为主体层的多相复合结构;涂层与基体界面处存在NbSi2过渡层;由外向内,过渡层形貌发生明显改变,逐渐由细小等轴晶组织过渡为规整柱状晶组织。

Nb-Ti-Al合金及其硅化物涂层的高温氧化行为

采用电子束和真空自耗电弧熔炼法制备Nb-40Ti-7Al(质量分数,%)合金,利用料浆熔烧法在合金表面制备Si-Cr-Ti涂层,研究在1 400℃下合金与涂层的氧化行为。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及电子探针微区分析(EPMA)研究基体与涂层氧化前后的组织形貌变化及成分分布。结果表明:Nb-40Ti-7Al合金在1 400℃氧化1～11 h后,氧化产物均主要为TiNb2O7、TiO2、Al2O3;氧化前,涂层主要由(Nb,Ti,Cr,Al)Si2主体层与(Ti,Nb,Al)5Si3过渡层组成,高温氧化后涂层表面形成含有Al2O3、TiO2的SiO2阻挡层;合金与涂层的氧化行为均遵循抛物线规律,合金在1 400℃氧化11 h的单位面积质量增量为161.98 mg/cm2,而涂覆涂层后单位面积质量增量降至9.56 mg/cm2,表明Si-Cr-Ti涂层具备良好的高温抗氧化性能。

复合包渗法制备铌合金表面硅化物涂层

采用复合包渗法在C103铌合金基体上制备硅化物涂层,进行1500℃静态氧化实验,室温～1500℃热震实验,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等检测手段对涂层氧化前后的组织结构进行观察,分析涂层形成机理、硅化时间对涂层组织结构的影响以及涂层氧化前后组织形貌的变化。研究表明,复合包渗法制备硅化物涂层主要是通过扩散反应形成的;涂层是以MoSi2相为主体层的多相复合结构;在高温氧化环境下,涂层表面生成熔融态非晶玻璃膜,有效阻止了氧向内进一步扩散,涂层抗静态氧化及抗热震性能良好。

TC4合金表面Zr增效硅化物涂层的组织及高温摩擦磨损性能

采用扩散共渗的方法在TC4合金表面制备了Zr增效硅化物涂层,研究了涂层在600℃时的摩擦磨损性能,讨论了其磨损机制。结果表明:所制备的涂层具有多层结构,由(Ti,X)Si_2(X代表Zr,Al和V)外层,Ti Si中间层和Ti_5Si_4+Ti_5Si_3内层组成;渗剂中添加Zr能够抑制涂层的生长速率,有利于降低涂层的内应力,改善其组织致密性。涂层的硬度明显高于TC4合金,且由外向内呈梯度降低趋势。高温摩擦磨损试验结果表明,Zr增效硅化物涂层能够为TC4合金提供良好的高温磨损防护;与GCr15对磨时,涂层的表面只发生了轻微的磨损,主要为GCr15在其磨损面的擦涂和一定程度的氧化磨损;与Al_2O_3球对磨时,磨损机制为犁削磨损、疲劳磨损、黏着磨损和氧化磨损。

铌合金硅化物涂层的制备工艺及改进途径

铌及铌合金以其熔点高、耐腐蚀和良好的高温强度成为重要的高温结构材料,但高温抗氧化性能较差是制约其应用的关键问题。本文论述了铌合金高温抗氧化硅化物涂层的研究进展,并阐述了不同制备方法的硅化物涂层形成机理和相应的抗氧化性能,分析了研究中面临的问题,并提出了解决途径。

铌基超高温合金包埋渗铝改性硅化物涂层结构

利用包埋渗法在新型铌基超高温合金表面制备了铝改性的硅化物抗氧化涂层,分析了涂层的相组成、结构及其组织形成过程。涂层制备采用先在1150℃包埋渗硅4h,然后再于800-1000℃包埋渗铝4h的方法。结果表明：渗硅后涂层的相组成为（Nb,X）Si2（X代表Ti,Cr和Hf元素）;再于各温度包埋渗铝后,（Nb,X）Si2层中的平均铝含量随包埋渗铝温度的升高而增加,最高可达10.84at%;当包埋渗铝温度为860-1000℃时会在渗硅层与基体间形成新的铌铝金属间化合物层,且渗入（Nb,X）Si2层中的铝会在局部形成Nb3Si5Al2相。

TC4合金表面Zr增效硅化物涂层的组织结构及韧性

采用扩散共渗的方法在TC4合金表面制备了Zr增效的硅化物涂层,研究了涂层的组织形成机制和韧性。结果表明,所制备的涂层具有多层结构,由外向内分别由(Ti,X)Si_2(X代表Zr、Al和V)外层、TiSi中间层和Ti_5Si_4+Ti_5Si_3内层组成。涂层的形成主要受Si向基体合金内的扩散控制,Zr在渗包内的卤化物气相分压虽然较Si的高,但扩散速率较慢,在涂层内的含量较低。与TC4合金表面单一硅化物涂层相比,Zr增效硅化物涂层具有更优良的韧性。

硅化物涂层电子束重熔表面改性技术

在Nb521铌合金表面采用料浆烧结法制备硅化物涂层,利用高频扫描电子束对硅化物涂层进行重熔处理,通过扫描电子显微镜对处理样品表面形貌进行组织结构分析。研究表明,经过电子束重熔处理,硅化物涂层表面陶瓷晶粒粒度降低,表面粗糙度降低,陶瓷颗粒之间烧结作用增强,重熔区域与未处理区域具有明显的边界,电子束能量分布较均匀,电子束重熔提高了硅化物涂层的抗氧化性能和抗热震性能。

二硅化钼涂层对碳化硅电热元件高温抗氧化性能的影响(英文)

采用MoSi2粉末自烧结方法,在SiC电热元件表面制备一层致密的MoSi2高温抗氧化涂层,并对其高温抗氧化性进行测试。抗氧化试验在空气中1500℃炉温下进行118h和32次热循环,结果表明,带有 MoSi2涂层的试样表面致密光洁,且试样抗氧化性能随MoSi2涂层厚度增加。SEM和EPMA显微分析表明,MoSi2涂层与SiC基体结合较好,没有起层和剥落,涂层中Mo分布均匀,损失约为 20%。