γ-TiAl合金激光熔覆高温自润滑耐磨复合材料涂层研究

以NiCr-Cr3C2-40%CaF2(wt.%)复合合金粉末为原料,采用Nd:YAG激光熔覆技术,在γ-TiAl合金基体表面成功制备出了高温自润滑耐磨复合材料涂层,在复合粉体准备时,采用Ni-P化学镀包覆原始CaF2颗粒,以减少其在激光熔覆过程中的分解、蒸发和上浮.采用XRD、SEM和EDS等手段对所制备复合材料涂层的显微组织进行了分析,并测试了TiAl合金及所制备的复合材料涂层的室温滑动磨损性能.结果表明:该复合材料涂层由初生发达树枝状TiC和次生块状Al4C3碳化物增强相以及细小弥散分布的CaF2润滑颗粒均匀分布在塑韧性良好的NiCrAlTi(γ)基体中,其平均显微硬度是基体TiAl合金的2倍以上.CaF2颗粒由于采用Ni-P化学镀包覆而大部分得以保留,并且增强了其与NiCrAlTi(γ)金属基体的相容性,使得该复合材料涂层具有良好的自润滑和耐磨效果.

Ni-Mo基高温自润滑复合材料摩擦学性能的研究

用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)技术制备了Ni-Mo-Pb O高温自润滑复合材料,分析NiMo-Pb O复合材料的微观组织结构,研究了Ni-Mo-Pb O复合材料从室温至700℃的摩擦学性能.在烧结过程中,Pb O和Mo之间发生了氧化还原反应,SPS烧结制备的Ni-Mo-Pb O复合材料主要由Ni的固溶体、Pb和钼的氧化物组成.复合材料的摩擦和磨损性能与温度有关.Ni-Mo-Pb O复合材料的摩擦系数随着温度的增加先减小后增加.磨损率随着温度的增加先减小后稍有增加.少量的Pb O加入到镍基合金中显著改善了镍基复合材料的高温摩擦磨损性能.尤其在约500℃时,复合材料显现出非常低的摩擦系数(0.09)和磨损率[约2.8×10_(–6) mm_3/(N·m)],这归因于主要由Pb O、少量的Ni O及钼酸盐组成的致密的润滑膜的形成.

Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料的摩擦学性能研究

采用粉末冶金工艺,在Fe-Mo-石墨自润滑复合材料的基础上,制备了添加Ni、Cu两种元素的Fe-MoNi-Cu-石墨高温自润滑复合材料,并在栓-盘式高温摩擦试验机上考察了其在室温、320和450℃下的摩擦学性能;采用金相显微镜、XRD和SEM等表征方法,分析了材料金相组织、物相成分和摩擦表面形貌.结果表明:FeMo-石墨自润滑复合材料中添加Ni和Cu元素,可以强化基体,增强材料的力学性能,改善材料的摩擦学性能.在高温摩擦过程中,Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料摩擦表面生成的由石墨+Cu Fe5O8+Fe3O4+Fe2.6Ni0.4O4组成的复合润滑膜是导致其具有良好高温润滑性的主要原因.

Ti对镍基高温自润滑复合材料力学和摩擦学性能的影响

本文中采用热压烧结技术制备了镍基高温自润滑复合材料,研究了镍基合金基体中添加少量Ti对复合材料力学与高温摩擦学性能的影响.研究结果显示:两者的摩擦系数整体较低,添加少量Ti后,复合材料的硬度提高,室温弯曲强度明显降低,室温压缩强度基本不变,摩擦系数总体上略有降低,抗磨性能提高.摩擦机理方面,两者基本相同.

Cu-2Ni-5Sn-(石墨+PbO)自润滑复合材料高温摩擦学性能的研究

采用粉末冶金工艺制备了Cu-2Ni-5Sn-(石墨+PbO)系自润滑复合材料,并采用XRD、SEM、万能材料试验机和高温摩擦磨损试验机等研究了微观组织、力学性能和室温至500℃下的摩擦学性能.结果表明:石墨+PbO复合固体润滑剂质量分数为8%时,该复合材料综合摩擦磨损性能最优.Ni的加入能提高基体的力学性能.随着温度的增加,该复合材料的摩擦系数几乎保持稳定,磨损率先缓慢增加,后急剧增加.室温时磨损表面形成以石墨为主成分的润滑膜起主要润滑作用,磨损机理主要为轻微塑性变形和局部剥落.300℃时,由PbO(Fe_2O_3)6、石墨和Cu_2O组成的致密润滑膜是Cu-2Ni-5Sn-(石墨+PbO)自润滑复合材料具有良好润滑性的主要原因,磨损机理主要包括复合材料塑性变形、局部剥落和轻微的黏着磨损.500℃时,主要由PbO(Fe_2O_3)6、石墨、Cu_2O和Cu O组成的复合润滑膜起到了润滑作用,磨损机理主要为石墨周边区域基体脱落及塑性变形引起的剥落和氧化磨损.

含BaSO4钴基自润滑复合材料的制备及高温摩擦学性能

采用热压烧结技术制备3种含不同BaSO4质量分数的钴基自润滑复合材料,研究其在室温到1000℃范围内的摩擦学性能。在载荷为15N、滑动速度为0.19m/s的条件下,采用球盘式高温摩擦试验机与Si3N4陶瓷球配副研究复合材料的高温摩擦学性能。采用X线衍射仪和扫描电镜等分析复合材料的物相成分和摩擦表面形貌。研究结果表明:随着BaSO4质量分数的增加,复合材料的硬度和密度逐渐降低。从室温到800℃,复合材料的摩擦因数逐渐降低,这是由于随着温度的上升,复合材料的摩擦表面逐渐形成了由铬酸盐、钼酸盐和氧化物等组成的润滑膜,使得复合材料在高温条件下具有了较优良的减摩耐磨性能。在3种钴基复合材料中,含10%BaSO4的钴基自润滑复合材料在400~800℃范围内的摩擦学性能较好。

炭/炭复合材料高温抗氧化涂层的研究进展

阐述了近年来国内外炭/炭复合材料高温抗氧化涂层在玻璃、贵金属、陶瓷以及复合涂层等涂层体系方面的新近展,总结了炭/炭复合材料高温抗氧化涂层在已有制备工艺的完善以及新工艺的开发等方面的最新研究成果,结合涂层炭/炭复合材料在航空、航天以及军事领域的应用背景对高温抗氧化涂层的下一步发展趋势进行了展望。指出:目前的研究结果尚达不到严酷环境下的应用要求,炭/炭复合材料高温抗氧化涂层下一阶段将向着长寿命、耐高温、抗冲刷和低成本的方向发展;涂层新工艺的开发和涂层与基体结合研究将是下一步的研究重点;多相复合涂层和梯度陶瓷涂层有望取得在高温冲刷环境下长时间应用的突破性进展。

国内碳/碳复合材料高温抗氧化涂层研究新进展

重点阐述国内近几年来碳/碳复合材料抗氧化涂层的研究新进展,总结碳/碳复合材料高温抗氧化涂层制备新工艺和对已有工艺的改进方法,结合碳/碳复合材料的应用背景对抗氧化涂层的发展趋势进行展望。指出目前的研究结果尚达不到严酷环境下的应用要求,下一阶段碳/碳复合材料高温抗氧化涂层将重点解决室温至1700℃全温度段和高温燃气高速冲刷环境下对碳/碳复合材料的氧化保护问题,降低涂层制备成本的同时,开发可长时间应用于1800℃的高温涂层。

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。

TiAl合金激光熔覆复合材料涂层的高温抗氧化性能研究

利用预涂NiCrCr3C2复合粉末对γTiAl合金(简称TiAl合金)进行激光熔覆处理,制得了以Cr7C3、TiC硬质相为耐磨增强相,以γNiCrAl镍基固溶体为基体的复合材料涂层,研究了原始TiAl合金和激光熔覆涂层的高温(1000℃)恒温氧化性能。结果表明:激光熔覆复合材料涂层在1000℃恒温氧化条件下具有较好的抗氧化性能,氧化层结构较连续致密,在组成上主要由Al2O3、Cr2O3和TiO2组成,原始TiAl合金的高温氧化产物表层主要由脆性疏松的TiO2组成,而亚表层则为(TiO2+αAl2O3)的混合氧化物,表现出较差的高温抗氧化性能。

NiAl微晶涂层对NiAl-TiC复合材料高温氧化性能的影响

研究了磁控溅射 ＮｉＡｌ 微晶涂层对ＮｉＡｌ－ＴｉＣ（２０％，体积分数）复合材料１０００－１１００℃高温氧化性能的影响．结果表明，ＮｉＡｌ微晶涂层大大提高了ＮｉＡｌ－ＴｉＣ复合材料的恒温及循环氧化性能，降低氧化速率几个数量级，对于 ＮｉＡｌ－ＴｉＣ复合材料来说，其表面形成以ＴｉＯ２为主的复合氧化物，而施加 ＮｉＡｌ微晶涂层后，其表面氧化物主要是 Ａｌ２Ｏ３．

C/C-SiC复合材料表面Y_2O_3-ZrO_2-Al_2O_3涂层的涂刷法制备及其抗高温氧化性能

为了提高C/C复合材料的抗高温氧化性能,用包埋法在C/C复合材料表面制备SiC内涂层,再在其上刷涂制备Y2O3-ZrO2-Al2O3多组分涂层,对制备涂层的各种影响因素进行分析,确定最佳制备工艺,并考察了该涂层的组织结构和抗高温氧化性能。结果表明:最佳制备条件为以SiC为内涂层、10%聚乙烯醇(PVA)为分散剂,以Y2O3,ZrO2,Al2O3,Si及C为原料,室温涂覆,升温到1 873 K保温30 min,反复进行5次;该涂层在1 873 K下氧化19 h,失重率仅1.76%,有良好的短期抗高温氧化性能,氧化29 h时失重率为6.23%,涂层可能已破坏失效;涂层的失效是由于其表面形成的孔洞和裂纹不能愈合而导致的。

Fe⁃Al基复合材料及其涂层高温耐磨性的研究进展

Fe⁃Al金属间化合物(主要是指FeAl和Fe_(3)Al)因其成本低、熔点与钴相近、强度重量比高、具有优异的耐蚀性和抗氧化性等优点而受到广泛关注。主要介绍了陶瓷颗粒作为增强相制备Fe⁃Al基复合材料及涂层的方法和高温摩擦磨损机理。相关结果表明,陶瓷增强相不仅能提升Fe⁃Al基复合材料及涂层的力学性能,还能显著提升该材料的高温摩擦性能。

自润滑金属复合材料涂层

自润滑金属复合材料涂层利用金属材料的耐热耐磨性与具有高度润滑性能的材料相复合，在材料表面形成含有润滑的金属基复合材料涂层，使材料表面既具有金属材料良好的机械性能与耐磨性，又具有优良的减磨自润滑性。在机械运动要求润滑但又难以添加润滑剂或不允许有润滑的场合，如高温、

高温燃气环境下SiCf/SiC和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料力学性能及损伤

航空发动机中的碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)因承受高温高速燃烧气体的氧化腐蚀而发生损伤甚至失效。本工作利用燃气发生装置模拟航空发动机中复杂燃气环境,将以一定比例混合后的航空煤油与液氧燃料点燃,形成高温高速燃烧气体对材料进行考核。对SiC_(f)/SiC复合材料分别进行1200℃燃气环境10 h氧化实验和1000次热冲击实验,探究环境屏障涂层(environmental barrier coating,EBC)对SiC_(f)/SiC复合材料的防护作用。对燃气环境考核后的SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料进行单轴拉伸强度测试,并利用扫描电镜对其断口及截面微观形貌进行观察。结果表明:在燃气环境下氧化10 h后,SiC_(f)/SiC复合材料和SiC_(f)/SiC-EBC复合材料内部没有发生明显的界面层及纤维氧化,单轴拉伸强度下降不到2%;在燃气环境下经过1000次热冲击后,在SiC_(f)/SiC复合材料内部形成多处微裂纹并发生了界面层的氧化腐蚀,单轴拉伸强度下降41.3%;EBC涂层可以有效保护SiC_(f)/SiC复合材料免受高温燃气的氧化腐蚀,SiC_(f)/SiC-EBC复合材料在经过1000次热冲击后的单轴拉伸强度下降16.6%。

高温复合材料表面抗氧化防护涂层研究进展

本文介绍了C/C复合材料高温抗氧化涂层设计的基本要求。综述了高温抗氧化防护涂层体系国内外研究现状以及发展趋势,指出制备高温抗氧化涂层目前存在的问题,提出下一阶段的研究重点。

C/SiC复合材料高温抗氧化BSAS涂层制备及性能

利用大气等离子喷涂在C/Si C复合材料表面制备BSAS涂层,并研究涂层的高温抗氧化性能。结果表明:包裹有BSAS涂层的复合材料在1 400℃下抗氧化性能良好,120 h后,样品失重率仅为复合材料自身失重率的1/7。1 400℃下热循环300 h后涂层剥落失效,同时发现BSAS涂层由六方相生成单斜相。

碳/碳复合材料高温抗氧化涂层的研究进展

抗氧化涂层体系主要用于高温长时间抗氧化的情况,是当前研究的重点。文章主要对复合涂层体系进行了综述,重点阐述了双层复合涂层、多层复合涂层、梯度复合涂层和晶须增韧复合涂层,并对目前涂层体系存在的不足及今后研究的方向进行了阐述。

Al_(2)O_(3)+TiO_(2)复合颗粒对激光熔覆Inconel 718基润滑涂层显微组织及高温磨损行为的影响研究

针对Inconel 718镍基合金易在宽温域条件下发生磨损失效的问题,选用2种不同含量Al_(2)O_(3)+TiO_(2)颗粒(10%,20%,质量分数)作为陶瓷增强相,利用激光熔覆技术制备了2种Inconel 718-MoS_(2)-Al_(2)O_(3)-TiO_(2)高温耐磨润滑复合涂层,系统地研究了复合涂层的微观组织、力学性能和摩擦学性能,以为其在摩擦学领域的应用提供数据支持。结果表明:复合涂层主要由γ-Ni固溶体、γ'-Ni_3(Ti, Al)金属间化合物、Ti_(3)O_(5)和Al_(2)O_(3)陶瓷增强相以及MoS_2润滑相共同组成。当TiO_(2)和Al_(2)O_(3)的含量达到20%时,更高含量的Ti_(3)O_(5)和Al_(2)O_(3)有利于涂层高的硬度和弹性模量,显微硬度最高可达455 HV_(0.3),然而会造成Ti_(3)O_(5)和Al_(2)O_(3)物相晶粒粗大,不利于弹性模量和抗塑性变形能力的提升。当摩擦温度为室温~200℃时,TiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量为10%的复合涂层的摩擦系数和磨损率显著升高并达到了最大值,磨损机理主要为磨粒磨损和片层脱落;随着温度升高到400℃,涂层磨痕表面能够形成连续氧化膜促使磨损率显著降低。当温度达到600~800℃,2种复合涂层摩擦表面都能形成连续光滑的氧化膜起到润滑效应,使摩擦学性能得到显著改善,特别是磨损率相比于Inconel 718合金涂层降低1个数量级。当TiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量达到20%时,复合涂层在中高温下有更优异的摩擦学性能。通过对比发现Inconel 718-MoS_(2)-Al_(2)O_(3)-TiO_(2)复合涂层相比于Inconel 718合金涂层在室温~800℃表现出更优异的摩擦学性能。

陶瓷基复合材料可磨耗环境障涂层制备及性能

随着碳化硅陶瓷基复材制备的涡轮外环的逐步应用,与其匹配的可磨耗涂层技术需求迫切。本工作采用大气等离子喷涂技术,制备4层结构的BSAS(Ba_(0.75)Sr_(0.25)Al_2Si_2O_8)-聚酯基可磨耗环境障涂层(A/EBCs),探究工艺参数对可磨耗面层孔隙率的影响规律以及涂层在1300℃下的相结构和组织演变。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)对涂层相结构、微观组织及成分进行分析表征。结果表明:BSAS-聚酯基可磨耗面层的孔隙率为26.4%~36.8%,BSAS-聚酯粒子温度敏感的参量是主气(氩气)流量、辅气(氢气)流量和喷涂距离,速度敏感的参量是主气(氩气)流量;其中主气(氩气)流量同时对BSAS-聚酯的粒子温度和速度具有反向影响作用。该可磨耗面层在1300℃高温氧化300 h保持单斜相结构,组织和成分稳定,局部析出球状非晶氧化硅颗粒。采用高温高速刮削实验对涂层可磨耗性能进行评价,涂层表面发现纳米高温合金微粒黏附,叶片高度磨损比(IDR)为20%,达到可磨耗封严涂层使用要求。