SiC_(f)/SiC复合材料表面Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层1350℃抗热冲击和抗热冲刷性能研究

为了研究Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层在1350℃条件下的抗热冲击和抗热冲刷性能,首先在SiC_(f)/SiC复合材料上采用真空等离子喷涂技术制备了Si/Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层,并采用金相、物相、SEM、EDS、燃气热冲击设备和燃气热冲刷设备对试样进行了结构及性能表征。结果表明:涂层与SiC_(f)/SiC复合材料的结合强度为25.01 MPa。经过1350℃燃气热冲击1000次,1350℃、550 m/s燃气热冲刷1 h后,Yb_(2)Si_(2)O_(7)涂层的表面物相均主要为Yb_(2)Si_(2)O_(7)、Yb_(2)SiO_(5)、Yb_(2)O_(3)和SiO_(2),抗热冲击和抗热冲刷2项性能测试结果均达设计要求。涂层结合强度很高,复合材料、Si层和Yb_(2)Si_(2)O_(7)层耐高温且热匹配性能较好,且面层的抗燃气腐蚀能力很强,是涂层热冲击、热冲刷性能良好的主要原因。燃气热冲刷的燃气燃烧时间比燃气热冲击的总时间短,且热冲刷为恒温连续冲刷,无冷热的剧烈交替变化,故燃气冲刷后涂层边缘处靠近工装装卡的地方未见明显开裂,且连续冲刷后的黑色烧蚀区域较燃气热冲击的面积小。

AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层的耐腐蚀性能

为提高AZ31B镁合金表面的耐腐蚀性能,用火焰喷涂方法在镁合金表面制备Al-Mg_2Si复合涂层。采用XRD、SEM和EDS分析涂层的物相组成、微观组织及元素分布;通过电化学试验测试样品在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位、腐蚀电流密度;通过3.5%NaCl溶液浸泡试验测试样品的腐蚀速率;并测试涂层的显微硬度。结果表明:涂层中的主要物相有Mg_2Si、Al,组织比较致密,元素分布均匀。Tafel极化曲线测试表明,Al-Mg_2Si涂层样品与AZ31B镁合金样品相比腐蚀电位从-1.489 V正移到-1.366 V,腐蚀电流密度从2.817×10^(-3) A/cm^2降低到1.198×10^(-3) A/cm^2。浸泡试验结果表明,喷涂Al-Mg_2Si的镁合金的腐蚀速率明显低于没有喷涂的镁合金。显微硬度测试表明,涂层的显微硬度集中分布在259~308 HV0.05之间,镁合金为50~60 HV0.05。因此在AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层可以提高其耐腐蚀性能,表面硬度显著提高。

载荷及摩擦频率对Al-Mg_2Si复合涂层摩擦性能的影响

目的研究载荷及摩擦频率对Al-Mg_2Si复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法用高速往复摩擦磨损测试仪考察了不同载荷及摩擦频率下的Al-Mg_2Si复合涂层的摩擦系数,并用SEM和超景深三维显微镜检测分析磨痕的表面形貌、磨痕深度和体积,对比分析载荷及摩擦频率的影响。结果载荷一定时,随着摩擦频率的增大,摩擦系数呈下降趋势,体积磨损率呈上升趋势。频率为3 Hz时,摩擦系数最小,为0.50;体积磨损率最大,为166.08×10^(-4) mm^3/(N·mm)。频率从1 Hz增至3 Hz时,摩擦系数减少了0.65,体积磨损率增加了3.1倍。频率一定时,随着载荷的增加,摩擦系数和体积磨损率均呈增加趋势。载荷为15 N时,摩擦系数和体积磨损率最大,分别为0.93和126.27×10^(-4) mm^3/(N·mm)。载荷从5 N增至15 N时,摩擦系数增加了0.27,体积磨损率增加了0.4倍。结论与载荷相比,摩擦频率对Al-Mg_2Si复合涂层摩擦性能的影响更大。

Al-Mg_2Si复合涂层在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀磨损性能研究

目的研究Al-Mg_2Si复合涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀-磨损性能。方法用电化学工作站(CHI660E)、腐蚀-磨损试验机测试试样的电化学行为及实时监测在3.5%NaCl溶液中的开路电位、摩擦系数和干摩擦性能,并采用扫描电镜(SEM)、超景深三维显微镜对磨痕特征进行表征。结果镁合金自腐蚀电位为-1.4888V,腐蚀电流密度为2.817×10^(-3) A/cm^2。与镁合金基体相比,Al-Mg_2Si复合涂层的自腐蚀电位正移了0.5288V,腐蚀电流密度降低了3个数量级。腐蚀磨损过程中,Al-Mg_2Si复合涂层的开路电位(OCP)为-0.9202 V,比镁合金基体高0.5713 V。干摩擦过程中,复合涂层的稳定摩擦系数为0.28,比镁合金低0.07。复合涂层干、湿磨损率相差44.72×10^(-4) mm^3/(N?mm),其值是镁合金基体干、湿磨损率相差值的0.52倍,且均远远大于各自纯机械磨损率。结论在腐蚀磨损过程中,腐蚀是造成磨蚀损失的主要原因,且Al-Mg_2Si复合涂层的耐磨蚀性能优于镁合金基体。

Al含量对Al-Mg_2Si复合涂层耐蚀耐磨性能的影响

目的在AZ31B镁合金表面火焰喷涂制备Al-Mg_2Si复合涂层,研究其耐腐蚀和耐磨性能。方法用SEM、电化学测试仪、高速往复摩擦磨损测试仪和超景深三维显微镜检测分析不同成分配比的Al-Mg_2Si复合涂层的耐腐蚀和摩擦磨损性能。结果 Al-Mg_2Si复合涂层的电位较AZ31B镁合金基体正,且Al含量越少,电位正移越明显。Al(20%)-Mg_2Si复合涂层的自腐蚀电位正移得最多,正移了0.5288 V;自腐蚀电流密度最小,为3.298×10-6 A/cm2。Al加入量越少,复合涂层的磨损率和摩擦系数越小,当Al质量分数为20%时,两者均达到最小值,分别为2.48×10-4 mm3/(N·mm)和0.25。结论 Al含量越少,Al-Mg_2Si复合涂层的耐蚀和耐磨性能越好。

等通道转角挤压Al-Mg_2Si合金的组织与性能研究

研究Al-Mg2Si合金经250℃等通道转角挤压后的微观组织与力学性能。维氏硬度及拉伸力学性能测试结果表明:经4道次ECAP挤压后,Al-Mg2Si合金的硬度、抗拉强度和延伸率均显著提高;8道次挤压后合金的塑性进一步提高,但其硬度和抗拉强度却有所下降。扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析表明:经ECAP挤压后,原汉字状或骨骼状Mg2Si相显著碎化,且挤压道次越多,Mg2Si相的破碎效果越明显,合金组织也不断细化。对合金经较多道次挤压后硬度及抗拉强度反而有所下降的原因进行了分析。

改进型ECAP路径对Al-Mg_2Si原位复合材料组织与力学性能的影响

采用一种结合BC、BA路径特点的改进型路径BC-UD2、在250℃对铸造Al-10.9%Mg2Si原位复合材料进行等通道转角挤压(ECAP)来细化组织、改善Mg2Si增强相形态及分布状态,考察其对力学性能的影响。结果表明:经BC-UD2路径8道次ECAP挤压后,复合材料基体由约100μm发达的树枝晶组织细化为约1.5μm的细晶粒组织;原先粗大的汉字状共晶Mg2Si相被细化为约0.85μm的多边形状颗粒,趋于均匀分布状态,较常规BC路径中Mg2Si颗粒沿基体晶界聚集分布状态有很大改善;经BC-UD2路径挤压后复合材料的抗拉强度由铸态的166.9 MPa增大到331.8 MPa,伸长率由铸态的0.43%增加到23.6%,分别提高了99%和5 400%;同时也比BC路径挤压材料的抗拉强度(297.3 MPa)提高了12%,伸长率(15.15%)提高了56%,综合力学性能显著提高。

稀土元素对Al-Mg_2Si合金组织及性能的影响

研究了稀土元素的加入对Al Mg2Si合金组织及性能的影响。结果表明:在常规铸造条件下,Al Mg2Si合金中初晶Mg2Si为粗大的多角形块状。经过稀土元素变质后,合金中初晶Mg2Si得到明显细化,并成为分布较均匀的块状或球团状,RE对Mg2Si相从液态合金中的形核和长大过程有重要的影响。当稀土元素(混合稀土RE、Ce)加入量为0 8%时,初晶Mg2Si最细小。RE的加入,降低了初晶Mg2Si相的形核温度或生成更多细小的形核质点,从而促进了形核。稀土元素的加入使Al 20%Mg2Si合金的拉伸性能得到了很大提高,抗拉强度由225MPa提高到260MPa,伸长率由2 56%提高到4 4%。

变质元素对Al-Mg_2Si合金形核机理的影响

研究了不同变质元素(0.2%Sr、0.5%La和0.5%Nd)对Al-18%Mg2Si合金凝固组织及性能的影响。探讨了变质元素对Mg2Si形核的影响机理。结果表明:0.2%Sr和0.5%Nd对Mg2Si相的变质效果最佳,力学性能明显提升。基于经典凝固形核理论,建立了变质元素吸附形核模型,该模型解释了变质元素吸附毒化作用呈现峰值的特点,并可用于计算该峰值处变质元素的最优覆盖率。

SiO_2/(Si_3N_4+BN)透波材料表面涂层的防潮性能和透波性能研究

SiO2／（Si3N4＋BN）复合材料是近几年发展起来的综合性能优良的适用于高马赫数的导弹天线罩材料。本文分析了SiO2／（Si3N4＋BN）复合材料的吸潮机理。采用有机硅树脂在SiO2／（Si3N4＋BN）复合材料表面制备了防潮涂层，取得较好的防潮效果。涂装后SiO2／（Si3N4＋BN）复合材料在40℃、90％的高温高湿条件下放置15d的吸水率约0．30％；在大气环境下（温度27-30℃，湿度45-60％）的吸水率小于0．01％。涂层对SiO2／（Si3N4＋BN）复合材料的透波率影响较小，涂装后材料的透波率仍然能保持在85％以上。

激光熔敷Cr_3Si/Cr_2Ni_3Si复合材料涂层组织与耐磨性研究

以 Cr- Si- Ni合金粉末为原料、利用激光熔敷技术在 A 3低碳钢表面上制得了以金属硅化物 Cr3Si为增强相 ,以 Cr2 Ni3Si复杂金属硅化物为基体的快速凝固 Cr3Si/ Cr2 Ni3Si复合材料冶金涂层 ,分析了该涂层的显微组织 ,并分别在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能。研究结果表明 ,由于激光熔敷 Cr3Si/Cr2 Ni3Si快速凝固复合材料涂层组织细小、均匀 ,在滑动磨损过程中不易与对偶件粘着、在磨料磨损过程中具有很高的抗切削抗剥落能力 。

激光熔敷Ti_5Si_3/(NiTi_2+β+Ti_5Si_3)复合涂层组织与耐磨性

为了提高钛合金的干滑动磨损耐磨性能,以Ti-Si-Ni混合合金粉末为原料对BT9钛合金进行激光熔敷处理,制备出以金属间化合物Ti5Si3为耐磨增强相的快速凝固'原位'耐磨复合涂层,利用金相、SEM、XRD等技术分析了涂层的成分及显微组织结构,在室温干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性.结果表明:涂层中Ti5Si3初生相均匀分布于NiTi2-β-Ti5Si3共晶基体上,整个涂层组织均匀、致密、无气孔、无裂纹;涂层与钛合金基材形成了良好的冶金结合,涂层具有很高的硬度,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性能.

Al-Mg_2Si原位复合材料的变质及添加合金元素

Al-Mg_2Si原位复合材料由于其优良的性能已经广泛应用在航空和汽车工业中。介绍了磷、稀土、锶等变质元素对初晶和共晶Mg2Si相良好的变质效果,以及不同变质元素的变质机理;并讨论了不同合金元素的添加对Al-Mg_2Si原位复合材料的组织以及力学性能的影响。通过总结国内外关于Al-Mg_2Si原位复合材料的研究成果,指出未来的研究应向多元复合变质以及合金元素对材料组织性能影响的机理研究方向发展,从而找到更好的手段来进一步改善Al-Mg_2Si原位复合材料的组织与性能。

Mo(Si,Al)_2高温抗氧化涂层的形貌与结构研究

采用料浆烧结法在铌合金C-103基体表面制备Mo(Si0.6,Al0.4)2高温抗氧化涂层,利用SEM、EDS、XRD等仪器分析研究涂层的结构、元素分布、相分布与抗氧化性能的关系。结果表明:涂层与基体之间达到冶金结合,通过扩散形成中间结合层;在高温氧化环境下,Mo(Si0.6,Al0.4)2涂层表面生成致密氧化膜。氧化膜分为两层:外层主要为Al2O3,内层为Al2O3、SiO2、3Al2O3·2SiO2和HfO2相的混合物。

铌硅化物基超高温合金Si-Y_2O_3共渗涂层的组织及其高温抗氧化性能

采用Si-Y2O3包埋共渗工艺在铌硅化物基超高温合金表面制备Y改性的硅化物涂层,研究其在1250℃的恒温氧化性能.采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)与X射线衍射(XRD)分析Si-Y2O3共渗涂层氧化前后的物相组成和组织变化.结果表明:涂层具有明显分层的结构,由外至内依次为(Nb,X)Si2(X表示Ti,Hf和Cr)外层和(Nb,X)5Si3过渡层,在过渡层与基体之间有不连续分布的细小(Cr,Al)2(Nb,Ti)块状沉淀.EDS分析表明,涂层中的Y分布是不均匀的,(Cr,Al)2(Nb,Ti)相的Y含量为0.94at%左右,而(Nb,X)Si2和(Nb,X)5Si3相的Y含量为0.46at%～0.57at%.经1250℃分别氧化5,10,20,50和100h后,Si-Y2O3共渗涂层保持其原始的相组成,并在其表面形成以TiO2、SiO2和Cr2O3组成的致密混合氧化膜,且与基体结合良好.

激光熔敷Ti_5Si_3/NiTi_2复合材料涂层的组织与耐磨性

以 Ti-Si-Ni合金粉末为原料,利用激光熔敷技术在BT9钛合金表面制备出了以金属间化合物Ti5Si3为增强相、以NiTi2为基体的Ti5Si3/NiTi2金属间化合物快速凝固耐磨复合材料涂层.Ti5Si3/NiTi2复合材料涂层的硬度高、组织均匀、致密、与基材之间为完全冶金结合,在干滑动磨损试验条件下具有很好的耐磨性.

激光熔覆Ni_2Si/Ni_3Si_2金属硅化物合金涂层显微组织与耐蚀性

以Ni76Si24(质量百分数)合金粉末为原料,利用激光熔覆技术在A3钢表面制得了组织由条状Ni2Si初生相及少量Ni2Si/Ni3Si2共晶组成的新型金属硅化物合金涂层。分析涂层显微组织并测定其在0.5mol/lH2SO4水溶液及不同浓度NaCl水溶液中的阳极极化曲线。结果表明激光熔覆Ni2Si/Ni3Si2金属硅化物合金涂层表面平整、组织细小、与基体为完全冶金结合,同时由于涂层的组织组成相Ni2Si和Ni3Si2本身均具有极好的耐蚀性并具有快速凝固细小均匀的显微组织,该激光熔覆Ni2Si/Ni3Si2金属硅化物合金涂层在0.5mol/lH2SO4及3.5%NaCl水溶液中均具有优良的耐蚀性能。

激光熔敷Mo_2Ni_3Si/NiSi金属硅化物耐磨复合材料涂层组织与抗磨性能

以Ni-42Mo-28Si和Ni-36Mo-24Si(质量分数计)合金粉末为原料,利用激光熔敷技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基材表面制得由三元金属硅化物Mo2Ni3Si初生树枝晶和枝晶间Mo2Ni3Si/NiSi共晶组织组成的复合材料涂层,考察了涂层镍含量及Mo2Ni3Si初生相体积分数对涂层在滑动干摩擦下的耐磨性的影响.结果表明:激光熔敷Mo2Ni3Si/NiSi金属硅化物复合材料涂层在滑动干摩擦条件下具有优异的抗磨性能;随着涂层中三元金属硅化物Mo2Ni3Si初生相体积分数的增加,涂层的耐磨性提高,摩擦系数降低;激光熔敷Mo2Ni3Si/NiSi金属硅化物复合材料涂层具有良好的载荷特性.

高频磁场下制备Al-Mg_2Si-Al_2O_3梯度复合材料

通过向Al-20%Mg2Si合金中加入5%SiO2颗粒,利用高频磁场的电磁相分离法成功制备了Al-20%Mg2Si和Al-20%Mg2Si-5%Al2O3两种梯度复合材料。分析了两种复合材料的微观组织,讨论了加入SiO2颗粒对微观组织和机械性能的影响,并对两种合金沿径向进行了硬度测量,结果表明,硬度在径向呈梯度分布,满足梯度复合材料外硬内韧的性能特征。

C_f/SiC复合材料表面HfO_2涂层的制备及其抗热冲击性能研究

目的研究等离子喷涂条件下Cf/SiC复合材料表面HfO2涂层的物相、显微组织及其抗热冲击性能。方法通过水热合成和喷雾造粒制备出HfO2粉体,并利用等离子喷涂在Cf/SiC复合材料表面制备HfO2涂层,研究涂层的物相、显微组织和抗热冲击性能。结果水热合成的纳米HfO2为单斜相结构,颗粒的平均粒径为10-15nm;等离子喷涂制备的HfO2涂层组织中存在微裂纹和孔隙,涂层为单斜相结构,且经1350℃热处理后涂层的相结构未发生改变。等离子喷涂的HfO2涂层与Cf/SiC复合材料基体结合良好,未观察到涂层、基体间界面分离的现象。经1350℃、50周次的空冷热冲击试验后,涂层未发生破坏失效;在1350℃水冷热冲击条件下,热循环20次时涂层表面出现剥落,27次时脱落面积〉50%。结论通过等离子喷涂制备的HfO2涂层与Cf/SiC复合材料基体结合良好,涂层能够抵御1350℃空冷、50周次热冲击,且未发生破坏失效,涂层的1350℃水冷热循环寿命达27次。