沉积气压对AlCrTiSiN涂层组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响

沉积气压是涂层制备的重要工艺参数,为研究其对AlCrTiSiN纳米复合涂层组织结构、力学性能与抗高温氧化性能的影响,采用射频磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术,改变沉积气压(0.6,0.8 Pa)制备出2种AlCrTiSiN纳米复合涂层,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)、纳米压痕仪等对比分析了2种涂层的结构与性能。结果表明:2种沉积气压下制备涂层的相结构均为fcc-(Al,Cr,Ti)N,均沿(111)晶面择优生长,但0.8 Pa制备涂层的(111)织构系数更大,表明其择优取向更明显。与沉积气压为0.8 Pa制备的涂层相比,0.6 Pa制备的涂层表面颗粒更细小,涂层更致密,具备更佳的力学性能,拥有更优异的抗弹性变形能力、抗塑性变形能力和膜基结合力。这一方面是因为在低沉积气压下沉积粒子到达基体上的能量更大;另一方面是由于0.8 Pa制备的涂层中可能出现了厚度较大并且较软的Si_(3)N_(4)相。在900℃氧化6 h后,涂层表面均生成了一层连续、致密的Al_(2)O_(3)混合氧化膜,有效阻止了O向涂层内扩散,可对氧化膜下方涂层起到一定的保护作用。随着沉积气压由0.6 Pa增加到0.8 Pa,氧化物颗粒增大,氧化膜厚度增大,抗高温氧化性能下降。

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。

超音速火焰喷涂制备Cr涂层及其高温氧化性能

目的探索一种高效制备核电用包壳材料锆合金表面涂层的方法,以应对反应堆失水事故,提高核电安全性。方法采用超音速火焰喷涂技术在Zr-4合金表面制备Cr涂层,高温氧化试验在1200℃空气中进行,氧化时间30 min。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)研究Cr涂层氧化前后的结构和显微组织。采用划痕法测试涂层与基体结合力。采用金相显微镜(OM)观察划痕形貌。结果采用HVOF技术可以在锆合金基体上制备的涂层主要为体心立方结构的金属Cr同时含有约21.9%密排六方结构(HCP)的Cr_(2)O_(3)。抛光可以减少Cr_(2)O_(3)至约10.1%。涂层由层状结构、未熔颗粒和少量孔隙组成。Cr_(2)O_(3)主要分布在层状结构中,未熔颗粒形成的不规则块状结构基本不含氧,主要为金属Cr。涂层与基体的结合力为77~94 N。喷涂工艺参数为煤油流量23 L/h、氧气流量880 L/h、喷涂距离330 mm的涂层样品结合力最高,为94 N。在1200℃空气中氧化30 min后,涂层靠近基体界面处形成11~14μm厚的连续致密层,而靠近界面处的基体衬度变暗,能谱信息显示含有Cr,因此判断该区域为Zr-Cr过渡层,厚度约为5μm,说明存在基体与涂层的互扩散层,且Zr向涂层的扩散速率明显大于Cr向基体的扩散速度。有Cr涂层的Zr基体没有发生氧化,涂层内部也基本没有氧化,而没有涂层覆盖的基体氧化层厚度在120μm以上。结论采用HVOF可以在锆合金表面制备出结构致密、与基体结合紧密且抗高温氧化性能优良的金属Cr涂层。

Ti系轻质难熔合金高温氧化性能的研究进展

高温合金是航天、航空发动机的必选材料,其发展一直备受关注。目前,铁基/钴基/镍基传统高温合金在发动机内部仍然占主导地位,尽管其综合性能优异,但比重过大,而且使用温度已经达到了合金熔点的80%以上,因此使用耐高温氧化的轻质难熔合金对提高发动机的推重比和可靠性极具意义。本文介绍了抗高温氧化研究的目的及影响因素,分析了高温钛合金(Ti60)、γ-TiAl金属间化合物这两种轻质合金高温氧化性能变差的内在原因,而后详细地梳理了Ti-Al-Si、Ti-Al-Si-Nb轻质难熔合金高温氧化性能的合金化机理,为开发以该类型合金为基础的新型合金作一些前期的理论性总结。

Ni-W／ZrO_2纳米复合镀层耐高温氧化性能分析

对Ni-W合金镀层及Ni—W／ZrO2纳米复合镀层的耐高温氧化性能进行了分析．热质量和差示扫描量热试验表明,纳米复合镀层氧化增加的质量仅为合金镀层的1／2,纳米ZrO2微粒的加入使Ni-W／ZrO2复合镀层的结构发生变化,其高温热稳定性较Ni-W合金提高39℃．考察了2种镀层在800℃下的氧化增质量,通过扫描电镜观测了镀层氧化后的形貌．实验证明,Ni-W／ZrO2纳米复合镀层的耐高温氧化性能优于Ni-W合金镀层．

Nb掺杂对Ti-Al合金化层抗高温氧化性能的影响

为提高钛合金TC4的抗高温氧化性能,采用激光表面合金化技术在钛合金表面制备不同Nb掺杂量的Ti-Al合金化层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、箱式电阻炉等对合金化层的组织结构和高温氧化行为进行分析测试。结果表明,合金化层主要组成物相为TiAl以及少量的Ti_3Al相。Nb主要以置换溶质原子的形式固溶于合金化层中。合金化层组织均匀,与基体呈典型的冶金结合,在不含Nb的Ti-Al合金化层中发现大量的表层裂纹及少量的贯穿性裂纹,而在Nb掺杂的合金化层中未发现明显的宏观裂纹。合金化层在800℃保温1000h的氧化增重显著低于基体,表现出优异的抗高温氧化性能。相比而言,随着Al含量和Nb掺杂量的提高,合金化层的抗高温氧化能力也随之提高。Nb掺杂提高Ti-Al合金化层抗高温氧化性能的作用机理包括减少TiO_2中的空位缺陷、细化氧化物颗粒及促进Al_2O_3的形成。

La对FeCrAl合金箔材抗高温氧化性能的影响

采用真空感应熔炼的方法制备了系列FeCr2 0 Al5 La和未添加稀土的FeCr2 0 Al5 合金 ,经锻造、热轧、冷轧等工序制得厚度为 60 μm的合金箔材 ,并研究了其高温抗氧化性能。采用SEM和TEM观察了氧化膜的显微组织和结构 ,结果表明 。

(Ni,Pd)Al涂层的抗高温氧化性能

采用低压固体粉末包埋渗铝方法在M38镍基高温合金上制备钯改性铝化物涂层,利用热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法,研究其1100℃的高温氧化行为,结果表明,(Ni,Pd)Al涂层的恒温氧化动力学近似符合抛物线氧化规律。与NiAl涂层相比,(Ni,Pd)Al涂层具有更优良的抗高温氧化性能,退化过程与NiAl涂层类似,添加改性元素Pd有利于稳定β相,延缓涂层的退化,有益于提高铝化物涂层的抗高温氧化性能。

纯铜双层辉光离子渗钛高温氧化性能的研究

采用双层辉光离子渗金属技术 ,在纯铜表面形成均匀的渗钛层 .对离子渗钛试样和纯铜试样在 4 0 0℃和70 0℃进行了高温氧化对比实验 ,分别给出了它们的氧化动力学曲线 ,用扫描电子显微镜观察分析氧化表面形貌 ,结果表明纯铜表面离子渗钛后提高了高温抗氧化的性能 ,降低了氧化速率 ,离子渗钛层的氧化膜致密 ,对继续氧化有阻碍作用 .

电弧离子镀Al扩散障结构及抗高温氧化性能研究

采用电弧离子镀技术(AIP)在HY3(NiCrAlYSi)涂层与镍基高温合金(K5合金)之间沉积一层Al薄膜经过马弗炉870℃加热1h形成Al2O3作为扩散障层,研究了Al2O3对HY3(NiCrAlYSi)涂层与基体的元素互扩散的阻碍作用和对涂层氧化动力曲线的影响。对于添加扩散障层前后的试样,进行循环抗氧化试验来评价其抗高温氧化性能,并用扫描电镜(SEM)分析氧化前后试样微观形貌和成分,用X-射线衍射仪分析涂层的相结构。试验结果表明:Al2O3有效阻止基体与涂层之间的元素互扩散,提高了HY3(NiCrAlYSi)涂层和K5合金的抗高温氧化性能。

喷丸与ZrO_2/Al_2O_3叠层对Cr_5Mo合金高温氧化性能的影响

采用喷丸处理及溶胶 凝胶工艺涂覆ZrO2/Al2O3叠层对Cr5Mo合金进行了表面处理,研究了不同处理的合金试样在600℃空气中的高温氧化性能。从SEM,XRD及氧化动力学分析结果发现,喷丸处理不能使Cr5Mo合金表面形成保护性的氧化铬膜,反而促进了Cr5Mo合金的高温氧化,其氧化增重与氧化剥落速率最高;ZrO2/Al2O3叠层通过稀土效应改变了氧化膜的生长机制,降低了氧化铬膜的生长速率,促进了合金表面铬的选择氧化,起到了优异的保护作用,大大提高了合金的抗高温氧化性能。

钛溶胶-凝胶/有机硅树脂复合膜层抗高温氧化性能的研究

探讨了将含有Mo、Cr、Si元素的钛溶胶 凝胶与有机硅树脂以不同比例混合 ,并在不锈钢表面涂覆成为复合膜层的制备技术。对涂层性能实验表明 :钛溶胶 凝胶 /有机硅树脂复合涂层较纯溶胶 凝胶涂层具有较好的热稳定性 ,且复合膜层在80 0℃的高温下具有优良的抗高温氧化性能 ,而且可以避免不锈钢材料在含氯离子的溶液中发生点蚀的现象。

电弧喷涂Al,45CT及其复合涂层的抗高温氧化性能与机理

为获得抗氧化性能优良的涂层,采用电弧喷涂方法制备了Al,45CT及其复合涂层,探讨了3种涂层过渡层的形貌、物相及其相应的作用,分析了3种涂层的组织结构、抗氧化性能与机理。结果表明:Al涂层和复合涂层高温氧化后表面氧化膜有剥落现象,涂层中的抗氧化元素Cr含量很低;45CT涂层中的抗氧化元素Cr含量仍然很高,涂层的自我修复能力很强,表面生成的Cr2O3氧化膜具有优异的抗氧化性能;在涂层与基体结合处有一层过渡层,不仅增强了涂层与基体的结合力,还能进一步阻止氧化性气体向基体入侵,起到二次保护作用。

Ni-20Cr-Y_2O_3弥散氧化物微晶涂层及其高温氧化性能

采用高频电脉冲沉积技术在Ni 2 0Cr合金表面上沉积MGH75 4ODS合金 ,获得了Ni 2 0Cr Y2 O3 弥散氧化物微晶涂层。在 10 0 0℃空气中对Ni 2 0Cr合金及施加涂层的试样进行 10 0h的氧化实验。结果表明 ,微晶化和添加弥散氧化物 (Y2 O3)促进了铬发生选择氧化形成Cr2 O3 氧化膜 ,提高了合金的抗高温氧化性能和氧化膜的粘附性。用AFM ,SEM ,EDS和XRD分别对Ni 2 0Cr合金与Ni 2 0Cr Y2 O3 弥散氧化物微晶涂层的形貌、结构和成分进行了研究 ,讨论了弥散氧化物微晶涂层改善Ni 2 0Cr合金高温氧化性能的协同作用机理。

包渗工艺制备TiAl合金表面Si-Y共渗层的组织和抗高温氧化性能（英文）

通过在1030,1080和1130℃下扩散共渗5h在TiAl合金表面制备Y改性的硅化物渗层,分析共渗层的显微组织及相组成,并对其高温抗氧化性能进行研究。结果表明:共渗温度对共渗层的组织有显著影响,在1080℃共渗5h所制备的共渗层由外向内依次为富Al的(Ti,Nb)_5Si_4和(Ti,Nb)_5Si_3表层、(Ti,Nb)Si_2外层、(Ti,Nb)_5Si_4和(Ti,Nb)_5Si_3中间层及γ-TiAl内层。1080℃共渗5h制备的共渗层在1000℃下具有良好的抗高温氧化性能,且渗层的氧化速率常数较基体的约降低了2个数量级。

电弧离子镀TiC扩散障结构及抗高温氧化性能研究

采用电弧离子镀技术(AIP)在NiCrAlY涂层与镍基高温合金(DD3合金)之间沉积TiC薄膜作为扩散障层,研究了TiC对NiCrAlY涂层与基体的元素互扩散的阻碍作用和对涂层氧化动力曲线的影响。对于添加扩散障层前后的试样,进行循环抗氧化试验来评价其抗高温氧化性能,并用扫描电镜(SEM)分析氧化前后试样微观形貌和成分,用X-射线衍射仪分析涂层的相结构。试验结果表明:TiC有效阻滞DD3基体与涂层之间的元素互扩散,提高了NiCrAlY涂层和DD3合金的抗高温氧化性能。

微晶化对TiAl抗高温氧化性能的影响

研究了微晶化对TiAl金属间化合物在800～900℃抗恒温及循环氧化性能的影响铸态和微晶TiAl在800～900℃下均形成TiO2和Al2O3的复合氧化物膜，恒温氧化动力学均近似服从抛物线规律，微晶化对TiAl的恒温氧化性能无明显影响。

炮钢表面的抗高温氧化性能研究

为了研究炮钢表面抗高温氧化性能,针对某型火炮身管材料PCr Ni3Mo钢进行了500,600,700℃、10 h恒温氧化试验,考察了其氧化动力学性能,利用纳米压痕仪测试了炮钢在不同氧化温度下的硬度与弹性模量,采用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)测试分析了不同氧化温度下的表面形貌和物相组成。结果表明:炮钢在空气中500℃氧化10 h后表面形成Fe_3O_4和Fe_2O_32种氧化物,600,700℃氧化10 h后表面形成Fe O、Fe_3O_4和Fe_2O_33种氧化物,其中700℃时表面氧化膜出现大量分层和剥落。

镍基高温合金Pt/Si共改性铝化物涂层的制备及抗高温氧化性能

为研究Si元素对Pt改性铝化物涂层抗高温氧化性能的影响规律,利用电镀Pt和Al-Si共渗包埋法制备出一种Pt/Si共改性铝化物涂层,对涂层进行了1 000℃恒温氧化试验,并采用XRD、SEM、EDS分析了涂层氧化前后的组织结构。结果表明:在Pt改性铝化物涂层中添加Si元素可以降低涂层表面的孔洞,使涂层更加致密、均匀;2种涂层在1 000℃温度下氧化300 h后均有大量的β-(Ni,Pt)Al相残留,依然具备保护基体的作用;Si元素一方面可以降低涂层与基体的互扩散速率,另一方面却加剧了涂层表面氧化皮的剥落;综合看来Si对Pt改性铝化物涂层的抗高温氧化性能提高效果不明显。

工业纯钛热浸镀铝及其抗高温氧化性能的研究

通过XRD,SEM,EDS和高温循环氧化实验,研究了工业纯钛TA2在750℃热浸镀铝并扩散退火(950℃×6 h)后,所得热浸镀铝层在高温氧化前后的微观组织结构,分析了试样的抗高温氧化性能,并探讨了抗高温氧化性能得到提高的原因。结果表明:热浸镀铝层分为中间层与外层,中间层主要相是Ti3Al,外层又分为内扩散层和外扩散层,内扩散层形成了一层Al2O3氧化膜层,外扩散层主要相是TiAl3和Al2O3;TA2经热浸镀铝后,其高温抗氧化性能明显得到提高,主要原因是在热浸镀铝表层和内扩散层都形成了致密的Al2O3氧化膜。