Al含量对(Ti,Al)N涂层结构性能的影响

(Ti，A1)N是20世纪80年代末期在TiN基础上发展起来的一种新型多元涂层材料。由于加入Al元素，(Ti，Al)N不但硬度、耐磨性优于TiN，而且大大改善了涂层的抗高温氧化性能。综述了Al元素在(Ti，Al)N涂层中的作用机理，以及Al含量对(Ti，Al)N涂层的晶体结构、抗高温氧化、硬度和耐磨性的影响。指出当Ti和Al的比例近似为1：1时，(Ti，Al)N涂层将获得优越的综合使用性能。     

炮钢表面多弧离子镀两种Ti_xAl_(1-x)N薄膜的高温氧化性能

用多弧离子镀技术在炮钢表面沉积两种TixAl1-xN薄膜,薄膜在空气中850℃恒温氧化10h,采用XRD、SEM和EDS对薄膜微观结构进行分析,检测其恒温抗氧化性能。结果表明,Ti0.5Al0.5N薄膜的抗高温氧化性能明显优于Ti0.7Al0.3N薄膜。Ti0.7Al0.3N薄膜由于基体Fe元素扩散至薄膜表面,使其表面形成Fe2O3和Fe3O4氧化物,导致薄膜过早失效;而Ti0.5Al0.5N薄膜的表面形成致密且粘附性好的Al2O3和TiO2混合氧化物,表现出优良的抗高温氧化性,同时基体元素和薄膜元素的适度扩散能提高薄膜与基体的结合力。     

钛合金表面电弧离子镀TiA1N涂层的抗高温氧化性能研究

运用电弧离子镀技术，采用热等静压Ti0.5Al0.5合金靶在航空用钛合金TC11基片上制备了TiA1N防护涂层，并采用SEM、AES、XPS等方法研究了涂层在空气中的抗高温氧化性能。结果表明，涂层发生了选择性氧化，外层生成富Al层而内层形成富Ti层；同时进行了涂层的室温干摩擦试验，结果表明，TC11钛合全基体同GCr15钢珠的磨损表现出黏着磨损的特征，磨痕宽度约100μm，而TiA1N涂层通过提高表面硬度改善了钛合金的黏着磨损状况。     

Al含量对TiAlN涂层组织结构和性能的影响

采用电弧离子镀技术在M35高速钢基体表面沉积三种Al含量的TiAlN涂层(Ti、Al的原子比为1∶2、1∶1.5、1∶1)。采用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、X射线衍射仪(XRD)、三维表面轮廓仪、多功能材料表面性能试验仪以及高温氧化试验对涂层显微结构及性能进行分析表征。结果表明:在同一工艺条件下,随着Al含量增加,TiAlN涂层的粗糙度增大,涂层表面质量下降,抗氧化性能降低,在800 ℃下氧化后表面形成TiO₂和Al₂O₃。在三种不同Al含量的TiAlN涂层中,Ti0.5Al0.5N涂层的综合力学性能最好,在800 ℃下,10 h内具有最为优异的抗氧化性能。     

钇元素的添加对电弧离子镀氮化钛铝涂层900℃氧化行为的影响

利用脉冲偏压电弧离子镀技术在航空发动机压气机用1Cr11Ni2W2MoV不锈钢基体上沉积了Ti0．5Al0．5N、Ti0．49Al0．49Y0．02N和Ti0．48Al0．48Y0．04N复合金属陶瓷涂层，研究了稀土元素Y的添加对涂层的结构和900℃下抗氧化行为的影响。所沉积的3种涂层表面平整、致密，均为B1NaCl结构，Ti0．5Al0．5N和Ti0．49Al0．49Y0．02N以（220）为择优取向，Ti0．48Al0．48Y0．04N以（200）为择优取向。Y原子取代Ti0．5Al0．5N晶格中的部分Ti、Al原子后使晶格常数增加。900℃下Ti0．5Al0．5N涂层很快失效，造成不锈钢基体的严重氧化，Y的引入大大降低了涂层的氧化速率。含4％Y的涂层表现出比含2％Y的涂层更好的抗氧化性和抗剥落性能。     

激光熔覆TiC/Al_3Ti复合材料涂层的高温氧化行为研究

采用激光熔覆技术在铝合金表面制备了TiC颗粒增强Al3Ti金属间化合物复合材料涂层,研究了涂层在600℃和900℃时的高温氧化性能。结果表明,涂层由树枝晶Al3Ti,枝晶间组织α-Al和均匀分布的TiC颗粒组成。循环氧化70h后,涂层在600℃时没有明显的氧化增重,氧化产物是一层薄的Al2O3。900℃时涂层的氧化增重明显,且随着涂层中TiC含量的增加抗氧化性能降低,氧化产物是一层连续而致密的富Al2O3和MgO的混合物。氧化层在氧化过程中没有出现开裂和脱落现象,表现出较强的抗循环氧化性能。     

涂层结构对Ti-Al-N涂层氧化行为的影响

采用多弧离子镀技术及TiA合金靶,在SKH51高速钢基体上沉积了Ti1-xAlxN单层构型涂层和TN/Ti1_xAlxN复合多层构型涂层,分析其高温氧化行为.用扫描电镜、X射线衍射、电子探针等手段表征了涂层氧化后的组织结构和元素分布.试验发现,基体Fe元素扩散到涂层表面意味着SKH51涂层试样剧烈氧化阶段的开始.当涂层的构型相同时,涂层的抗氧化性能随着涂层中铝含量增加而单调增加.但对于TiN/Ti0.33Al0.67N复合多层构型涂层,其抗氧化性则比Ti0.33Al0.67N单层构型涂层差,高于铝含量基本相同的Ti0.67A0.33N单层构型涂层.空气中800℃恒温退火,TiN/Ti0.33 Al0.67N涂层出现严重氧化的时间是43h,Ti0.33Al0.67N、Ti0.67Al0.33N涂层分别为53 h和11h.因此,Ti-Al-N涂层的抗氧化性不仅同涂层中铝含量有关,涂层构型也起着重要用.     

溅射Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层对镍基合金在1000 ℃氧化行为的影响

通过对有/无Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层镍基合金在1000℃进行氧化动力学曲线测定,及组织结构观察,研究了Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层对镍基合金高温氧化行为的影响。结果表明:高温氧化期间,合金发生外氧化和内氧化,外氧化层由NiO、NiCrO_4、CoWO_4构成,中间氧化物由TiO_2、Al_2O_3、NiWO_4构成,中间层氧化物层抑制了基体中Al元素向外扩散,形成平直连续的Al_2O_3内氧化物层;合金氧化动力学曲线呈现起伏波动的特征。镍基合金经溅射Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层,可有效改善合金的抗氧化性能;涂层的氧化动力学曲线仅在氧化初期有轻微增重而后趋于平稳,遵循抛物线规律,其形成的Al_2O_3氧化膜未发生明显剥落,仅在涂层内及近涂层/基体界面区域存在少量Al_2O_3内氧化物。     

Ti0.7Al0.3N涂层的抗NaCl和水蒸气腐蚀行为

用电弧离子镀方法在1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面制备Ti0.7Al0.3N涂层,研究了涂层在450℃空气中恒温氧化行为和在固态NaCl和水蒸气综合作用下的腐蚀行为.结果表明:Ti0.7Al0.3N涂层在空气中均具有优良的抗氧化能力,而不锈钢在固态NaCl和水蒸气综合作用下的腐蚀严重,施加Ti0.7Al0.3N涂层显著地提高了不锈钢基体的抗腐蚀性能.1Cr11Ni2W2MoV不锈钢由于生成内层富Cr,外层富Fe的疏松氧化物,其在固态NaCl和水蒸气综合作用下发生严重的腐蚀,而Ti0.7Al0.3N涂层生成致密的Al2O3和TiO2的混合物,使其具有良好的抗氧化和腐蚀性能.     

EB-PVD制备的CoCrAlY涂层的喷丸强化

使用强度为0.1 N、0.2 N、0.3 N以及0.45 N的喷丸对用EB-PVD制备的CoCrAlY涂层进行表面强化,观察了喷丸强化前后涂层的表面形貌,测量了喷丸前后涂层的表面粗糙度、表面残余应力、涂层的厚度和截面硬度,对比分析了喷丸前后涂层物相变化以及涂层高温氧化性能。结果表明:当喷丸强度为0.2 N时,CoCrAlY涂层的抗高温氧化性能大幅度提高。喷丸强度大于等于0.45 N时涂层出现破损,抗高温氧化性能降低。适当强度的喷丸能降低CoCrAlY涂层表面的粗糙度,提高涂层的致密度,改善物相结构,进而提高其抗高温氧化性能。喷丸强度大于等于0.3 N时CoCrAlY涂层表面出现鳞状突出物,Al氧化物在此处择优生长,Al氧化膜因应力集中而破裂,降低涂层的使用寿命。     

High temperature oxidation behavior of Ti0.5Al0.5N coating and Ti0.5Al0.4Si0.1N coating

Good oxidation resistance of hard coatings is important for cutting tools. Ti_0.5Al_0.5N coating and Ti_0.5Al_0.4Si_0.1N coating were deposited by cathodic arc evaporation and their oxidation behavior at 850 °C, 900 °C and 1000 °C was compared. The effect of Si addition on the oxidation resistance of Ti_0.5Al_0.4Si_0.1N was investigated. Results show that the oxidation resistance of Ti_0.5Al_0.4Si_0.1N coating at 850-1000 °C is superior to Ti_0.5Al_0.5N coating. The improved oxidation resistance of Ti_0.5Al_0.4Si_0.1N coating can be ascribed to the combined action of Al₂O₃ and SiO₂ barrier layer, the reduction of columnar structure and the refinement of grains. In particular, Si addition increases the diffusion coefficient of Al and promotes the preferential formation of Al₂O₃ barrier layer.     

石墨表面Al_2O_3/SiO_2复合涂层的抗氧化性能

400 ℃下的石墨不能有效地冷却热气溶胶,且抗氧化失重性能差.采用sol-gel法在石墨表面制备了Al2O3/SiO2复合涂层,探讨了Al2O3粉末对涂层抗氧化性能的影响,研究了涂层的组成、结构形貌及抗氧化性能.结果表明:sol-gel法制备的Al2O3/SiO2复合抗氧化涂层除了少量的微孔外,比较致密完整,涂层主要由无定形的SiO2和Al2O3晶体组成;涂层700℃氧化40 min后失重为1.866%(质量分数),800℃氧化30 min后失重为2.750%(质量分数);Al2O3/SiO2复合溶胶中加入适量的Al2O3粉末能有效提高涂层的抗氧化性能.     

La0.5-xCexBa0.5CoO3化合物的磁性和输运特性

在La0.5Ba0.5CoO3中,系统研究了Ce对La的替代效应.Ce的掺入首先产生了电荷转移效应.材料高温磁化率测量表明,每个Ce原子向Co的3d壳层转移2.86个电子,结果随Ce掺入量增加,材料磁矩成线性下降.另外,随Ce含量增加,材料居里温度单调下降,这是由于稀土离子的尺寸效应.在所研究的温度范围内,所有材料的导电机理都属于极化子的变程跳跃导电.由于电荷转移效应,使材料电阻率随Ce掺入量增加而迅速加大.当La全部被Ce替代后,室温下材料的电阻率提高了五个数量级以上.     

Structural and chemical characteristics of (Ti,Al)N films prepared by ion mixing and vapor deposition

The characterization of titanium aluminum nitride (Ti,Al)N films prepared by ion mixing and vapor deposition (IVD) technique has been performed using several analytical techniques. In this study, the phase diagram of the films with various evaporation ratios Al/Ti was summarized successfully. The phase transition from single-phase NaCl to double-phase (NaCl+wurtzite) structure occurs with an increase of Al/Ti and/or with a decrease of substrate temperature. The (Ti,Al)N films with two-phase structure have a high performance in hardness. They are also highly resistant to oxidation. Consequently, the results suggest that the Al oxide layers formed on the top of (Ti,Al)N films during elevated temperature oxidation tests protect the films from further oxidation.     

Ti6Al4V合金激光原位合成自润滑复合涂层高温摩擦学性能

为提高Ti6Al4V合金的高温摩擦学性能,采用激光熔覆技术在其表面原位合成多相混杂金属基高温自润滑耐磨复合涂层,熔覆粉末的成分为Ni60-16.8%TiC-23.2%WS_2(质量分数,下同),系统地研究复合涂层的显微组织、物相结构及其在20,300,600,800℃下的摩擦学性能和相关磨损机理。结果表明:复合涂层的显微硬度(701.88HV_0.5)约为基体(350 HV_0.5)的2倍;由于原位合成固体润滑相(Ti_2SC/TiS/NiS/TiO/TiO_2/NiCr_2O_4/Cr_2O_3)和硬质相(W,Ti)C_1-x/TiC/Cr_7C_3的协同作用,复合涂层的耐磨减摩性能明显优于基体。随着温度升高,涂层和基体的摩擦因数和磨损率均呈下降趋势,在800℃时复合涂层和基体的摩擦因数分别为0.32和0.43,磨损率分别为1.80×10^-4,2.92×10^-5mm/Nm。在800℃下塑性变形、分层和氧化磨损为基体主要磨损机理,复合涂层以氧化磨损和轻微的黏着磨损为主。     

HP40Nb钢热浸镀Al-Si高温氧化行为及组织研究

为提高高温抗氧化性能,对HP40Nb钢进行了热浸镀Al-10%(质量分数)Si,并进行不同温度扩散处理,研究了不同扩散处理试样在1000℃条件下的高温氧化行为,通过SEM,EDS和XRD分析了经不同扩散处理后的渗层在高温氧化过程中的组织结构变化.结果表明:经800℃/4h扩散处理,渗层由内层(NiAl+ Cr3 Si)...     

Development and Oxidation Behavior of Al-Cu-Fe Quasicrystalline Coating on Ti Alloy

An oxidation resistant Al-Cu-Fe quasicrystalline coating was fabricated on substrate of Ti alloy by low pressure plasma spraying (LPPS) method. As-sprayed Al-Cu-Fe coating has a rapidly solidified lamellar microstructure consisting of quasicrystalline phase and crystalline phase. The formation of quasicrystalline coating is related to the annealing. The results from the ox!dat!on experiments showed that Al-Cu-Fe quasicrystalline coating improved the oxidation resistance of Ti-base alloys. During the oxidation period there is no evident spallation of the coating from the substrate. Oxide formed on the surface of Al-Cu-Fe quasicrystalline coating after oxidation consisted of Al2O3. Oxidation occurs Ieading to a change of concentration and phase transformation in the coating surface. Selective oxidation of AI transforms the quasicrystalline phase into the phase.     

氩弧熔覆Fe-Al金属间化合物复合涂层的组织与性能

为改善Fe-Al金属间化合物的力学性能及抗高温氧化性能,利用氩弧熔覆方法在Q235钢上制备了Fe-Al熔覆层和Fe-Al/Al_2O_3熔覆层。采用金相显微镜、X射线衍射仪、硬度计、磨粒磨损试验机对氩弧熔覆涂层进行显微组织结构观察和磨损性能测试。采用高温氧化试验对涂层的耐高温氧化性进行了研究。结果表明:Fe-Al熔覆层形成FeAl和Fe_3Al相,而Fe-Al/Al_2O_3熔覆涂层含有FeAl、Fe_3Al和Al_2O_3相;熔覆层的耐磨粒磨损性能优于基体且Fe-Al/Al_2O_3熔覆层优于Fe-Al熔覆层;熔覆层的耐高温氧化性能明显提高,在700℃下,Fe-Al熔覆层和Fe-Al/Al_2O_3熔覆层相比于基体分别提高了4.46和5.68倍。