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。

基于材料基因工程的超高温热障涂层研究

材料基因工程作为材料领域的变革性前沿技术,极大地缩短了材料从设计到应用的进程、提高研发效率、降低研发成本,成为一种全新的材料研发模式。主要介绍了运用材料基因工程技术对超高温热障涂层体系进行的前期研究,包括超高温稀土钽酸盐陶瓷隔热层和Pt-Ir基高温合金黏结层的研发,同时对材料基因工程技术在超高温热障涂层研发中的应用进行了展望。

美国开展在镍基高温合金中添加Pt和Ir贵金属的研究

镍基高温合金因其能耐高温、强度高、结构稳定性好而常被用来制作航空透平引擎。为了使其能在更高的温度（如1 100℃）和更长的时间服役，通常又会加入Ta，W，Re等合金元素以改善性能。此外，沉淀相的颗粒粗化、颗粒形貌、相组成、成筏结构也很重要。

一种含Pt镍基单晶高温合金的凝固行为

以一种第三代镍基单晶高温合金为载体,通过添加不同含量的Pt,研究了Pt对单晶高温合金凝固特性的影响规律.结果表明,Pt的添加使合金元素的偏析程度加大,共晶含量增大,固溶热处理窗口变窄.由于Pt添加使得合金难以通过固溶热处理消除凝固形成的成分偏析,因此有可能对合金的力学性能产生不利影响.

Cu75Pt25钎料钎焊GH99和Nb焊接接头的界面组织及力学性能

采用Cu75Pt25钎料对GH99高温合金与Nb合金进行焊接,通过调节焊接参数获得良好的钎焊接头。钎焊接头的典型界面显微组织结构为Nb/Nb7Ni6+NbNi3/Ni(s,s)+富Cr NbNi3+(NbCr2+NbNi3)/GH99。分析钎焊温度和保温时间对GH99/Cu75Pt25/Nb接头界面显微组织的影响。结果表明,GH99合金中Ni原子向液态钎料的溶解和扩散对界面组织演化起着至关重要的作用。随着钎焊温度的升高,Nb−Ni反应层将取代原来生成的Nb3Pt化合物层,且其厚度先增大,然后保持不变。1150℃保温15 min时,所得钎焊接头的最大抗剪强度为152 MPa;接头均呈现脆性断裂模式,断裂位置由Nb3Pt层向Nb−Ni化合物层转变。

Pt对镍基单晶高温合金持久性能的影响

研究了不同Pt含量的镍基单晶高温合金在1100℃,180 MPa和1000℃,310 MPa条件下的持久性能,采用SEM和TEM等方法分析了Pt对合金持久变形组织和位错形态的影响.结果表明,Pt略微降低了合金在1100℃,180 MPa条件下的持久寿命,较大降低了合金在1000℃,310 MPa条件下的持久寿命.不同Pt含量的合金在不同条件的持久断裂均表现为塑性断裂,断口附近可以观察到大量的微孔洞和微裂纹.不同Pt含量合金持久变形后均在g/g'界面上形成致密的位错网.Pt对合金持久性能影响的主要原因在于Pt促进了TCP相的形成,而TCP相与基体界面吸收大量变形过程中产生的空位而导致孔洞形核,随着变形的继续孔洞成为裂纹源.

CVD法Pt改性铝化物涂层的制备及其热腐蚀行为研究

在镍基高温合金Inconel 718表面采用电镀的方法沉积不同厚度的Pt镀层,然后采用化学气相沉积(CVD,chemical vapor deposition)的方法,分别制备了单一铝化物涂层、β-(Ni,Pt) Al涂层和PtAl2+β-(Ni,Pt) Al双相涂层,其中单一铝化物涂层和β-(Ni,Pt) Al涂层为双层结构,外层为β相,内层为互扩散区;PtAl2+β-(Ni,Pt) Al双相涂层为3层结构,外层由β相和弥散分布的PtAl2组成,中间层为β相,内层为互扩散区。对3种涂层在900℃下95%Na2SO4+5%NaCl混合盐(质量分数)中进行热腐蚀试验,结果表明,Pt镀层为6μm的β-(Ni,Pt) Al涂层表现出较好的抗热腐蚀性能,而Pt镀层增加到12μm的PtAl2+β-(Ni,Pt) Al双相涂层的抗热腐蚀性能有所下降,主要原因是其表面皱曲程度较大引起的氧化膜剥落。Pt的加入增强了表面保护性氧化膜的黏附性,且提高了氧化膜的致密度。所制备的Pt-Al涂层对基体合金可以进行有效地防护,具有广阔的工程化应用前景。

Pt/Zr共改性铝化物涂层的抗高温氧化性能研究

采用电镀Pt和化学气相沉积Al-Zr共渗两步法制备了一种Pt/Zr共改性铝化物涂层,并对其进行了组织结构表征和1000℃抗高温氧化性能测试。结果表明:Pt/Zr共改性铝化物涂层外层主要相为β-(Ni,Pt)Al,同时含有少量的PtAl_2和PtZr相。在1000℃氧化300 h后,Pt改性铝化物涂层和Pt/Zr共改性铝化物涂层中均有大量的有益相β-NiAl存在,表现出很好的抗高温氧化性能;Pt/Zr共改性铝化物涂层比单一的Pt改性铝化物涂层具有更低的氧化速率,其表面氧化膜也更加致密,这是因为在保护性的Al2O3膜下方形成了条状的富Zr氧化物,可以起到钉扎的作用。

磁控溅射Ni/Au/Pt多层膜红外发射率特征研究

研究了表面镀Ni/Au/Pt多层膜的K424合金在热处理前后红外发射率的变化及变化机理。XRD分析结果表明,在热处理后,试样表面主要由Au0.7Cr0.3和Pt组成,说明合金基体元素在600℃下会向外扩散。SEM分析表明,粗糙表面镀金膜的试样在热处理后,表面薄膜产生了细小的裂痕,但在表面没有探测到氧化物。而抛光表面镀金膜的试样,其表面薄膜十分完整。通过SR5000光谱辐射计量仪测量合金的红外发射率,结果表明,合金的表面状态和热处理对红外发射率均有较大影响。