料浆烧结法制备改性Si-Cr-Fe高温抗氧化涂层的研究

采用料浆法在铌合金表面制备了Ge改性的Si-Cr-Fe系高温抗氧化涂层,分析了涂层氧化前后的表面和截面形貌、组织成分、相的分布等。将两次加涂后的涂层与一次加涂后的涂层形貌、组织和抗氧化性能进行了对比。结果表明:C-103铌合金表面的Si-Cr-Fe料浆熔烧涂层中,主体层是较致密的复杂硅化物相(Cr,Fe,Ge,Nb)Si2;扩散过渡层是致密的(Cr,Fe,Ge,Nb)5Si3相和少量(Cr,Fe,Ge,Nb)Si2的混合物;二次熔烧的涂层比加涂一次的涂层系统表面组织较均匀、致密,具有更宽的过渡层,对提高涂层的高温抗氧化性能有利;过渡层可有效阻止裂纹的进一步扩展,从而提高涂层的高温抗氧化性能。

碳/碳复合材料高温抗氧化涂层研究进展

介绍了碳 /碳复合材料抗氧化涂层的基本要求和近年来抗氧化涂层的研究进展 ,讨论了目前抗氧化涂层中存在的主要问题。对于碳 /碳抗氧化涂层的研究方向 ,也作了简要的阐述。

料浆烧结法制备改性Si-Cr-Ti高温抗氧化涂层的研究

采用料浆烧结法制备了C—103铌合金上的改性Si—Cr—Ti高温抗氧化涂层,在涂层料浆中添加活性元素Zr和稀土氧化物Y2O3。进行了1200℃静态抗氧化实验,室温～1200℃的热震实验,1200℃间断氧化增重实验。利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线(XRD)等分析研究了涂层的形貌、结构、元素分布、相分布等。结果表明:涂层由两层组成,其外层是涂层主体,由复杂的(Nb,Cr,Ti,Zr)Si2相组成;中间扩散过渡层为致密的NbSi2相和少量Nb5Si3相共存。加改性元素Zr和稀土氧化物Y2O3能增加涂层的致密度和扩散过渡层宽度,改善涂层体系的抗氧化性能。扩散形成的过渡层与基体、涂层主体层之间的界面平直;过渡层本身致密,且能有效阻止裂纹的进一步扩展和氧向基体的扩散。

钼基合金高温抗氧化涂层制备及防护机理的研究进展

综述了钼合金抗氧化涂层的种类与主要制备方法，重点分析了钼基合金表面高温抗氧化涂层的3种防护机理。结合近年来钼基抗氧化涂层的研究进展提出了多种保护机制协同作用保护钼基体的研究趋势。

不锈钢表面高温抗氧化涂层新工艺

运用电沉积烧结工艺在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ表面分别制备Ｃｒ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３和ＺｒＯ２／Ｙ２Ｏ３复合氧化物陶瓷薄膜，合金的高温抗氧化性能提高了约３倍。此工艺具有加工成本低、工艺可控性好、加工效率高的特点。对提高合金表面抗氧化性能具有开发价值。

铌合金表面高温抗氧化涂层

介绍了铌合金表面高温抗氧化涂层的4大体系——耐热合金涂层、铝化物涂层、硅化物涂层和贵金属涂层的组成、特点及制备条件。我国研究人员围绕飞机发动机涡轮叶片和火箭发动机燃烧室及尾气喷管用铌合金的防护进行了大量研究工作,研制的高温抗氧化涂层已经用于49kN推力发动机铌合围裙和姿态控制铌合金喷管。通过研究认为,PVD和传统熔烧工艺相结合的新工艺及纳米涂层技术是今后铌合金表面高温涂层制备的研究方向。

W251B11型燃气轮机叶片高温抗氧化涂层的修复与使用

采用真空等离子喷涂工艺对W251B11型燃气轮机一级动叶片的高温抗氧化涂层进行修复.经5438h当量运行考核后,停机检修发现叶片完好,未见烧蚀现象,这表明所采用的叶片涂层修复工艺是合理有效的.

基于声发射技术的Si-Cr-Ti高温抗氧化涂层弯曲失效机理研究

本研究借助声发射技术对铌基高温抗氧化涂层在常温下的弯曲失效过程进行了研究。利用k均值聚类方法对信号进行了分类,结合截面扫描电镜观测结果确定高温抗氧化涂层在弯曲载荷下的信号分别对应基体变形、表面垂直裂纹、滑动型界面裂纹和张开型界面裂纹,通过快速傅里叶变换得到了各类信号的主频分别为100、310、590和450 kHz,借助小波分析得到了各信号的小波能量系数。涂层弯曲失效过程主要包括四个阶段,分别为受拉侧表面垂直裂纹萌生的初始损伤阶段、表面垂直裂纹增殖阶段、两侧界面裂纹快速扩展的损伤积累阶段和受压侧涂层明显剥落的宏观剥落阶段。

MoSi_2常温电泳沉积于碳/碳复合材料表面制备抗高温氧化涂层

为提高碳/碳复合材料抗高温氧化性,以粒度13μm左右的MoSi2粉末为原料,在乙醇溶液中于室温将MoSi2粉末电泳沉积在直径为30mm、厚度为5mm的碳/碳复合材料圆柱片表面,再经800℃氩气气氛烧结制得MoSi2涂层。电泳沉积的优化条件:电泳沉积电压95V,电极间距2cm,电泳沉积时间5 min。在此条件下制得的MoSi2涂层表面平坦、光滑,涂层质量为65.3mg,涂层平均厚度为46μm,涂层平均粘结强度为23.9 MPa。在优化电泳沉积条件下制得的MoSi2涂层可使碳/碳复合材料在1 500℃空气中静态氧化速率由原来的0.82%/min降至0.49%/min,80min内样品失重率由63%降为39%。在MoSi2涂层表面再涂覆一层Si-Al-O复合氧化物陶瓷涂层,可使样品氧化速率和样品失重率进一步分别减小为0.15%/min和11%。从对基材失重率的降低值贡献来说,双重涂层比单个涂层叠加效果要好,因此双重涂层对阻碍基材氧化可能有某种协同作用。

MOCVD法制备高温抗氧化铱涂层研究进展

主要概述了用MOCVD法制备金属铱涂层的原理以及工艺参数对制备涂层的影响,并对铱做保护层的铱/铼喷管的寿命进行了预测。指出MOCVD法制备铱涂层的关键问题是沉积前驱体的选择、沉积工艺参数的优化,并对MOCVD法制备铱涂层的最新研究进展作了评述,指出了今后的研究发展方向。

含SiO_2,ZrO_2微粒复合镀镍层抗高温氧化性能

通过对含有SiO2 ,ZrO2 微粒复合电沉积的研究 ,在Cu合金表面分别获得了含量 (原子数分数 )为 1 1 .3%SiO2 ,5 .31 %ZrO2 微粒的Ni基复合镀层 .通过在 80 0℃、90 0℃条件下的高温氧化和热震循环试验 ,研究了这种复合镀镍层的高温氧化性能和界面结合特性 .结果表明 :经过 40h的高温氧化 ,2种复合镀镍层的抗氧化性能均达到抗氧化级 ,而且含SiO2 微粒的复合镀镍层的抗氧化性能优于含ZrO2 微粒的复合镀镍层 ;经过 5 5次冷热循环 ,含SiO2

带涂层的TiAlNb合金高温氧化行为

研究了带NiCrAlY,TiAlCr及搪瓷涂层的TiAlNb合金分别在800℃和900℃时的氧化行为。结果表明,3种涂层均能在一定程度上对基体合金提供防护,但氧化后,涂层和合金间出现了不同程度的反应和互扩散。氧化时,NiCrAlY涂层发生内氧化,且在NiCrAlY/TiAlNb界面互扩散严重,而界面的某些区域形成的保护性Al2O3虽能有效阻碍氧的内扩散,但也导致涂层从基体表面剥落;TiAlCr涂层表面形成连续Al2O3能对基体提供很好的防护,但涂层/合金界面出现的Nb和Cr的互扩散带可能会影响涂层寿命及基体合金的力学性能。在与TiAl合金接触时,搪瓷变得不稳定,氧化过程中,涂层与合金界面形成一定厚度的反应层,致使涂层与合金间结合力下降。

TiAl-Nb基合金高温抗氧化研究进展

TiAl-Nb基合金具有优异的综合性能,在先进飞行器及武器等耐高温部件中有巨大的应用潜力,但其高温抗氧化性能无法满足实际使用需求。综述了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护方面的研究进展,包括TiAl-Nb基合金的多元合金化、表面合金化、抗氧化涂层及其抗氧化机理,通过分析不同氧化防护措施的特性,展望了TiAl-Nb基合金高温抗氧化防护的发展趋势。国内外研究结果显示,通过多元合金化方法改善合金组织,并在氧化过程中促进形成保护性Al_2O_3而抑制形成TiO_2,是提高TiAl-Nb基合金高温抗氧化性能的有效手段。利用表面合金化对合金表面的显微组织和成分进行改善,氧化时促进抗氧化性能优良的Al_2O_3或SiO_2保护膜形成,显著提高了TiAl-Nb基合金的抗氧化性能。但高温下合金化层与基体之间的Al、Si、Ti等元素的互扩散会加剧合金化层的退化,进行表面多元合金化,特别是添加微量活性元素,对促进保护性氧化膜的形成及抑制互扩散有良好效果。通过制备表面抗氧化涂层,在氧化时生成保护性氧化膜,阻碍O的内扩散,能够起到良好的高温抗氧化作用,但需要解决涂层/基体合金的结合力较差和反应扩散等问题,制备复合涂层或扩散阻挡层是解决上述问题的有效途径。

电沉积烧结薄膜高温氧化性能研究

用电沉积烧结方法在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢表面形成铬、钇氧化物薄膜，通过研究比较不同沉积条件试样氧化层的高温氧化行为，发现１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ表面经铬、钇氧化物改性后抗高温氧化性能得到提高．

低压等离子喷涂TaSi2/MoSi2涂层组织结构及性能研究

采用低压等离子喷涂技术制备了TaSi2/MoSi2涂层。通过XRD、SEM、EDS等手段分析了涂层氧化前后组织结构及相结构。结果表明,TaSi2/MoSi2涂层呈现典型的层状结构,组织结构均匀致密,孔隙率为3.1%;涂层由TaSi2和MoSi2两相组成,喷涂过程中未发生相结构转变;空气中1650℃氧化30min后,涂层表面生成致密和玻璃态SiO2保护膜,涂层具有良好的自愈合能力,表现出良好的高温抗氧化性能。

用白光散斑测量金属高温热变形的表面处理技术

探讨了不同温度的热过程中材料表面的白光散斑可测性，研究了金属表面氧化与散斑可测性之间的关系和抗高温氧化的实用方法，提出将热喷涂方法制备的防护层用于热变形的白光散斑测量。实验发现，以砂纸打磨的方式制备表面，可适用４００℃以下的热过程。基材表面火焰喷涂通用复合粉末所制备的防护层，可承受９００℃短期高温而保持散斑相关性，并可在７００℃下进行变形测量。表面预处理对基材机械性能的影响很小。

钽十钨合金表面硅化物涂层制备及失效分析

钽十钨合金(Ta10W)具有很高的高温强度、良好的延展性、可焊性和优良的耐腐蚀性能,适用于高温、高压、耐腐蚀等工作环境,广泛应用在化工、航空航天、原子能工业和高温元器件等领域。但Ta10W合金大气下的高温抗氧化性能则相对较差,在500℃时Ta10W合金就会出现"pest"氧化现象,温度越高,氧化越剧烈,直至完全"粉化"破坏。采用1500℃～1600℃,保温10min～30min的料浆熔烧工艺,在合金表面制备具有良好热稳定性和高温抗氧化性的硅化物涂层,涂层可以保护合金基体不受高温腐蚀或减缓腐蚀速率,保持合金基体成分不变,可以保留室温下基材强度不低于原基材强度的90%,延伸率不低于10%。通过观察分析,发现合金表面硅化物涂层静态抗氧化失效是由于涂层不断氧化脱落造成,热震抗氧化失效是由于涂层与基材之间的热膨胀系数差异形成细微裂纹导致。涂层与基材之间的热膨胀系数越接近,涂层的抗热震性能越优异。

低密度碳纤维复合材料耐高温抗氧化技术研究

低密度碳纤维复合材料具有轻量化、耐高温、低热导等优异特性,在航空航天热防护领域有较大的应用潜力。为了提高低密度碳纤维复合材料高温抗氧化性能,本研究设计并研制了耐高温低密度抗氧化碳纤维复合材料。首先,采用气相沉积工艺对传统低密度碳纤维复合材料进行了强韧化处理,沉积210 h时后材料抗拉强度和抗压缩强度分别提高275%和341%。其次,采用刷涂浸渍和高温原位烧结方法设计并制备了双层超高温抗氧化涂层,采用高温马弗炉对材料在空气环境、不同温度下的高温抗氧化性能进行了测试。结果表明,在1700~1750℃考核条件下材料表现出优异的抗氧化性能,增重率为1.1×10^-5~1.5×10^-5 g/(cm^2·s),表面形成的致密氧化硅氧化膜和氧化铪镶嵌氧化硅氧化膜为材料提供了优异的抗氧化性能。

钛基体与铝基高温防氧化涂层界面结构研究

以Al粉为主料,Sn粉、SiO_2粉、苯丙乳液、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等为配料制备高温防氧化涂料。将涂料喷涂到钛基体表面,然后置于1050℃恒温8 h,对比喷涂与热处理前后表面形貌。利用金相显微镜观察裸露面和喷涂面经热处理后的氧化层组织,使用场发射扫描电镜、能谱分析仪研究涂层界面处的微观形貌和元素扩散,采用X射线衍射仪探讨涂层界面处的相结构。结果表明,喷涂铝基高温防氧化涂层后,表面没有裂纹也没有出现脱落,表面仍保持原金属光泽,能够有效地减缓钛基体热加工过程中的高温氧化。涂层厚度对Ti-Al扩散层的厚薄无明显影响,扩散层形成了Al_2O_3-TiAl和TiAl_3-Ti多层结构,且涂层厚度为50μm左右时已经具有较好效果。

小推力姿/轨控液体火箭发动机材料的研究进展

概述了国内外小推力姿/轨控液体火箭发动机新材料的研究和应用进展。姿/轨控液体火箭发动机推力室已从高性能铌/硅化物材料体系向复合材料推力室技术发展,研制出耐高温性能更好的新型材料体系和高温抗氧化涂层,以及将它们应用于发动机推力室的制造是提高姿/轨控发动机技术水平的有效途径。