连续SiC纤维表面铂涂层的制备及抗氧化性研究

采用金属有机化合物化学气相沉积法(MOCVD)在连续SiC纤维表面沉积了约0.8μm厚的Pt涂层,用扫描电镜对涂层的形貌进行观察,用EDS能谱和XRD对涂层的成分进行了分析,并对沉积涂层后的纤维在不同温度和时间下的抗氧化性能进行了测试。结果表明,制备得到的铂涂层光滑致密,与纤维结合牢固,有效弥补了纤维表面缺陷;对沉积涂层后的纤维进行力学表征和抗氧化测试,发现铂涂层不仅增加了SiC纤维的抗拉强度,而且经700~1400℃氧化1h后纤维的抗氧化性能大幅提高。

稀土氧化物改性氧化锆/铂铝热障涂层的制备及其高温性能

针对我国某型航空发动机涡轮叶片用DZ125与DZ406高温合金,开展了稀土氧化物改性氧化锆/铂铝热障涂层体系的制备工艺及涂层高温性能研究。采用电镀Pt和气相渗铝的工艺制备了PtAl金属粘结层,研究了镀Pt前处理、不同镀Pt层厚度以及渗铝温度等关键工艺参数对涂层的微观结构和抗高温氧化性能的影响规律。采用优化后的涂层工艺制备的PtAl粘结层在1150℃时的抗氧化性能优异。采用电子束物理气相沉积(EB–PVD)在PtAl粘结层表面制备了稀土氧化物改性的氧化锆(GYb–YSZ)陶瓷涂层。由GYb–YSZ和PtAl组成的热障涂层在1050℃热循环4320次(1050℃保温时间720 h)后,涂层表面状态完好,未发现明显剥落现象,表明该热障涂层体系具备良好的热循环性能。

单晶高温合金铂改性铝化物涂层的高温氧化行为

采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上分别制备了单一铝化物和铂改性铝化物涂层,研究了1050℃下两种涂层在空气中的高温氧化行为。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等方法分析了铝化物涂层在氧化过程中相成分和显微组织的演变规律,结果表明:经1050℃氧化250h后,两种涂层的氧化动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗氧化性能相对于单一Al涂层提高了2倍以上;涂层主要由β、γ'和α-Al2O3三种物相组成;随着氧化时间的延长,两种涂层表面均出现了氧化膜的脱落现象,但Pt-Al涂层表面氧化膜的脱落面积较小;涂层中相变过程的产生、γ'相贯穿整个涂层和混合氧化物层过早形成是导致铝化物涂层氧化剥落失效的主要原因。Pt元素的加入既可减缓β→γ'的相变速率,又可有效阻挡基体中难熔金属元素的外扩散行为,保证了高质量α-Al2O3保护膜的生成。

铂改性铝化物涂层的应用与发展

作为重要的高温防护涂层或热障涂层的粘结层,扩散型铂改性铝化物涂层(PtAl涂层)在国外已获得批量化应用,自PtAl涂层商业化应用至今约50年时间内,PtAl涂层在制备工艺技术、微观结构和成分控制等方面得到了系统优化和发展,已形成了系列化涂层。在PtAl涂层技术方面,国内与国外尚存较大的差距,在单晶高温合金发展和燃气涡轮发动机对高性能高温防护涂层需求的驱动下,国内大力开展了PtAl及改性PtAl涂层的研制工作。在此背景下,本文对PtAl涂层的发展、应用、性能特征、Pt的作用机理和最新研究进展进行了综述,并系统介绍了PtAl涂层组织结构特征及其制备技术,最后展望了国内在PtAl涂层发展方向。

镀铂层的预扩散处理对铂铝涂层显微结构的影响

研究了Ｍ３８镍基高温合金镀铂层的预扩散处理对铂铝涂层显微结构的影响。结果表明，铂铝涂层的外层相结构受预扩散处理条件的影响很大。在较弱扩散条件（８５０℃／２ｈ）下，外层为ＰｔＡｌ２单相结构；在较强扩散条件（１０５０℃／３ｈ）下，外层为ＮｉＡｌ＋ＰｔＡｌ_２双相结构。

铂改性铝化物涂层的高温防护性能研究

目的研究1100℃下铂改性铝化物(Pt-Al)涂层在空气中的高温氧化行为。方法采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上制备铂改性铝化物(Pt-Al)涂层,采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等方法分析Pt-Al涂层在高温氧化过程中相结构、显微组织和成分的演变规律。结果经1100℃氧化250 h后,Al涂层及Pt-Al涂层的氧化动力学曲线符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的涂覆对基体合金的抗高温氧化性能的提高要优于Al涂层;经过150 h氧化后涂层出现了氧化膜剥落现象,同时涂层内部也出现了"地道"现象。结论 Pt-Al涂层对基体高温抗氧化性能有积极效果。

CMSX-4单晶合金上铂铝涂层制备及高温氧化性能评价

为研究铂铝涂层高温氧化性能,针对第二代镍基单晶高温合金CMSX-4,采用电镀铂和气相渗铝工艺,制备铂铝涂层,评价涂层服役过程中组织结构变化及其退化机制。在恒温氧化过程中,涂层中的Al元素与环境中的O元素不断反应导致涂层中的Al含量不断降低,由Al含量较高的β-(Ni,Pt)Al相连续转变为Al含量较低的γ'相;同时铂铝涂层与CMSX-4基体之间发生的元素互扩散也会导致涂层中Al元素快速损失。这两种途径是导致铂铝涂层中Al元素含量降低进而失效的主要原因。

不同渗铝工艺对铂铝涂层循环氧化性能影响研究

为了促进国产商用CJ-1000预研发动机涡轮工作叶片的顺利研发,针对第二代镍基单晶高温合金N5,采用电镀铂和气相渗铝工艺,制备铂铝涂层,并考察涂层的高温氧化性能,评价涂层服役过程中组织结构变化及其退化机制。通过对比1080℃5 h渗铝处理和1100℃4 h渗铝处理的涂层在1100℃下的循环氧化行为及组织结构变化,发现1080℃5 h渗铝的涂层具有更好的抗剥落能力,其抗高温氧化性能好于1100℃4 h渗铝样品。

单晶高温合金铂改性铝化物涂层的高温防护性能研究

采用化学气相沉积(CVD)方法在单晶高温合金基体上制备了单一铝化物和铂改性铝化物涂层,研究了两种涂层的高温氧化性能和抗燃气热腐蚀性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法分析了两种铝化物涂层的相成分和显微组织,结果表明:经1000℃氧化250h后,两种涂层的氧化动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗氧化性能相对于单一Al涂层提高了55.5%,Pt元素的加入减缓β→γ′的相变速率,保证了高质量α-Al2O3保护膜的生成;经900℃燃气热腐蚀100h后,两种涂层的腐蚀动力学曲线均符合抛物线演变规律,Pt-Al涂层的抗燃气腐蚀性能相对于单一Al涂层提高了57.9%,Pt元素阻碍了内硫化的快速发生,保证Al2O3膜的完整性。

燃气涡轮叶片铂铝涂层防护性能研究

本文介绍了Pt—Al涂层在燃气涡轮叶片合金上的防护性能。通过对涂层的试验评定表明,在涂层中添加贵金属铂时,涂层性能得到显著提高。

镍基高温合金铂铝涂层热腐蚀稳定性研究

本文叙述了DD-3单晶镍基合金上铂铝涂层的耐腐蚀性能,试验结果表明,铂铝涂层的防护效果随铝浓度而变化。当涂层中出现PtAl_2时,涂层具有显著的防护效果。镀有3μm厚铂层的铂铝涂层,可显著地改善铂铝涂层的耐腐蚀性能。本文还探讨了铂铝涂层的耐腐蚀机理。

玻璃工业用铂合金与复合材料

评述了各种铂材在玻璃工业中的应用和它们的主要特性。基于铂的高温化学性能和力学性能稳定性以及高的抗熔融玻璃浸润性,铂合金、铂复合材料和涂层材料成为制造高级玻璃和玻璃纤维的最佳高温结构材料。介绍和评述了玻璃工业用各种铂材,包括Pt、Pt固溶体合金(Pt-Rh、Pt-Rh-Au、Pt-Pd-Rh)、铂复合材料(颗粒弥散复合材料、层状复合材料和包覆复合材料)和先进铂涂层材料的特性和在玻璃工业中的具体应用。

Pt-Al涂层进展

综述了Pt-Al涂层的发展历史 ,讨论了不同涂层的表面形貌以及可能的形成机制 .

粘结层真空退火处理对热障涂层热循环寿命的影响研究

目的研究粘结层真空退火处理对热障涂层热循环条件下服役性能的影响。方法在某二代镍基单晶高温合金上涂覆铂铝粘结层,然后采用电子束物理气相沉积法沉积氧化钇稳定的氧化锆陶瓷层,构建热障涂层体系,在1100℃下可自动升降的循环氧化炉中进行热循环测试,通过高精度电子天平对涂层样品进行称量并绘制质量变化曲线,采用拍摄宏观照片的方式观察样品表面陶瓷层剥落情况,利用扫描电子显微镜观察沉积态及热循环后的样品截面微观组织结构形貌。结果与沉积态粘结层相比,在高真空中进行退火处理后,热障涂层的热循环寿命几乎增加一倍,且陶瓷层与热生长氧化膜结合良好。未经过真空处理的铂铝涂层表面陶瓷层发生明显剥落,且热生长氧化膜质量较差,出现了明显裂纹。结论真空退火处理可使铂铝涂层表面更加平整,在高温氧化过程中生成的低缺陷氧化膜有更好的质量,陶瓷层与粘结层的结合力更强,热障涂层体系的服役性能和寿命得到有效提升。

Pt-Al涂层在两种熔盐中的高温热腐蚀行为

采用表面涂盐法研究了镍基高温合金上Ｐｔ－Ａｌ涂层在Ｎａ２ＳＯ４和Ｎａ２ＳＯ４＋ＮａＣｌ两种熔盐中的高温热腐蚀行为．结果表明，在Ｎａ２ＳＯ４熔盐中，Ｐｔ－Ａｌ涂层具有很好的抗热腐蚀性能，表面只生成一层致密的氧化膜．在Ｎａ２ＳＯ４＋ＮａＣｌ混合熔盐中，它的抗热蚀性下降，涂层发生了内氧化和内硫化。

(Ni,Pt)Al/Ni20Cr复合涂层的恒温氧化行为研究

铂铝涂层是高温防护涂层领域应用最为广泛的防护涂层之一,但其在长期高温服役后会形成对基体性能有害的含有针尖状TCP相的二次反应区(SRZ),这种针尖状TCP相严重影响基体的高温力学性能,在使用过程中应减少TCP相析出。为此在普通铂铝涂层与基体之间利用电弧离子镀的方式预先制备一层Ni20Cr涂层,得到(Ni,Pt)Al/Ni20Cr的复合涂层体系,研究复合涂层在1100℃条件下恒温氧化行为。结果表明:(Ni,Pt)Al/Ni20Cr复合涂层的互扩散区厚度有了明显降低,且复合涂层下方的SRZ生长速度缓慢,预镀Ni20Cr层起到了明显的抑制SRZ生成作用。预镀Ni20Cr层能一定程度上缓解基体与涂层之间的元素互扩散行为,可改善基体的高温力学性能,能有效抑制涂层的退化进而延长使用寿命。

替代铂铝涂层的热障涂层TBC材料选择

航空发动机改型地面燃气轮机是西气东输工程的重要能源动力来源。为提高设备关键部件的稳定性、延长其服役寿命,文章对燃气轮机热端叶片上的涂层材料及其制备工艺进行研究,利用先进的热障涂层(TBC)涂层替代现有的铂铝涂层。依据涂层的服役需求,明确了对TBC涂层结构和性能的要求,并综合考虑过渡层涂层应用的成熟度,选择美科Amdry962作为过渡层材料。然后通过选材试验,对Metco204C-NS、Metco204NS-G、Metco204B-NS三种不同粒度区间的材料进行喷涂试验对比,确定了以Metco204B-NS为面层材料。文章提供的涂层材料能够较好地解决燃气轮机涂层性能不佳而带来的使用寿命短的问题,并且提及的涂层材料选型可以用于不同TBC涂层开发的场景。

DD5单晶叶片用热障涂层高温防护性能研究

为了提高燃气轮机热端部件的服役寿命,拓展热端部件的高温防护方法及应用,在某燃气轮机涡轮叶片用DD5镍基单晶高温合金表面制备了CoCrAlY+YSZ,(Ni,Pt)Al+YSZ和Zr改性(Ni,Pt)Al+YSZ 3种热障涂层,对比研究了这3种热障涂层的1100℃循环氧化行为和900℃混合盐热腐蚀行为。结果表明:CoCrAlY+YSZ涂层在循环氧化和热腐蚀过程中均发生严重的YSZ陶瓷面层剥落现象,而铝化物+YSZ涂层的陶瓷面层则完好或仅局部极少量剥落;(Ni,Pt)Al涂层经活性元素Zr改性后抗氧化和耐热腐蚀性能均进一步提高,表现为氧化和腐蚀增重降低,内氧化和内硫化现象明显减轻;(Ni,Pt)Al+YSZ涂层和Zr改性(Ni,Pt)Al+YSZ涂层对DD5镍基单晶高温合金叶片均有较好的适用性。

离子水生成器用涂层钛电极的研究

用涂层钛阳极成功代替钛镀铂电极在离子水生成器中应用.在高槽电压下电解运转、间断操作、阴阳极反向电解运转三种特殊条件下应用,能产生出优质的碱性离子水和酸性离子水,而价格大幅度降低,有利于离子水生成器的推广应用.